03 Laminação e Forjamento

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Processos 
de Fabricação
Material Teórico
Laminação e Forjamento
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.a Me. Luciana Borin de Oliveira
Revisão Técnica:
Prof. Me. Maick Roberto Lopes
Revisão Textual:
Prof.a Esp. Márcia Ota
• Laminação;
• Forjamento.
Conhecer as definições e características destes Processos de Fabricação:
 · tipos;
 · utilização;
 · defeitos.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Caro(a) aluno(a),
Leia, atentamente, o conteúdo desta Unidade, que possibilitará a você 
conhecer as aplicações dos Processos Laminação e Forjamento.
Você, também, encontrará nesta Unidade uma atividade composta por 
questões de múltipla escolha relacionadas com o conteúdo estudado. Além 
disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no 
fórum de discussão.
É extremante importante que você consulte os materiais complementares, 
pois são ricos em informações, possibilitando o aprofundamento dos seus 
estudos sobre este assunto.
ORIENTAÇÕES
Laminação e Forjamento
UNIDADE Laminação e Forjamento
Contextualização
Analisando o material teórico e exemplos de produtos que são fabricados pelos 
métodos de Laminação e Forjamento:
• Escolha um processo, no qual você esteja inserido neste momento (no trabalho, 
em casa). Aplique o conceito acima, descreva a atividade e os critérios.
• Oriente sua reflexão pelas seguintes questões:
Qual deve ser o estudo para indicar a utilização de um processo para determinado 
material? Quais são as variáveis contidas nesta análise?
Começaremos nosso estudo pela definição de Laminação e Forjamento da 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ALUMÍNIO – ABAL.
Laminação
É um processo de transformação mecânica que consiste na redução da seção 
transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros 
de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos. 
Esta seção transversal é retangular e refere-se a produtos laminados planos de 
alumínio e suas ligas, compreendendo desde chapas grossas com espessuras de 
150 mm, usadas em usinas atômicas, até folhas com espessura de 0,005 mm, 
usadas em condensadores. Existem dois processos tradicionais de laminação de 
alumínio: laminação a quente e laminação a frio. Atualmente, a indústria também 
se utiliza da laminação contínua.
Os principais tipos de produtos laminados são: chapas planas ou bobinadas, 
folhas e discos. Esses semimanufaturados têm diversas aplicações em setores 
como transportes (carrocerias para ônibus, equipamentos rodoviários, 
elementos estruturais, etc.), construção civil (telhas, fachadas, calhas, rufos, 
etc.), embalagens (latas, descartáveis e flexíveis) e bens de consumo (panelas, 
utensílios domésticos, etc.).
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O video a seguir mostra um processo de laminação a quente.
Verifi ca-se neste processo os cilindros, tanto verticais quanto horizontais, bem como a alta 
temperatura para realização do processo.
https://youtu.be/CCs9P0EQx_c
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Forjamento
O forjamento é o processo de conformação pelo qual se obtém a forma 
desejada de uma peça por martelamento ou aplicação gradativa de uma pressão. 
A maioria das operações de forjamento é feita a quente. A indústria utiliza 
três métodos de forjamento: matriz aberta; matriz fechada com rebarba; matriz 
fechada sem rebarba.
Fonte: iStock/Getty Images
No forjamento do alumínio, um bloco, tarugo ou perfil é aquecido e pressionado 
contra uma matriz bipartida, na qual foi escavada a forma da peça em negativo. 
O metal escoa, preenchendo a cavidade formada pelo ferramental, tomando a 
forma da peça.
Depois das ligas ferrosas, o alumínio é o metal mais utilizado para forjamento, sendo 
utilizado principalmente nas indústrias aeronáutica, bélica, transportes, máquinas e 
equipamentos. Sua aplicação abrange peças como rodas, eixos, longarinas, bielas, 
peças de bicicletas, motores, rotores, engrenagens, pistões, etc.
Conheça mais sobre o processo de laminação e forjamento nos links abaixo:
Laminação: https://goo.gl/K1fPGq
Forjamento: https://goo.gl/1qEZRD
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Comparando os processos de forjamento e laminação, temos que a laminação 
é um processo mais novo, sendo muito utilizado na atualidade, pois tem alta 
produtividade e um bom controle dimensional do produto acabado.
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Laminação
A laminação (figura 1) é um processo de conformação plástica que consiste na 
passagem de uma peça ou corpo sólido (barra, lingote, placa ou tira, por exemplo) 
entre cilindros com mesma velocidade em sentidos contrários, ou seja, é um 
processo através do qual se modificam as dimensões de um corpo pela passagem 
deste entre cilindros laminadores.
Figura 1 – Representação do processo de laminação
A distância entre os cilindros é menor que a espessura da peça que entra neste 
processo. Desta forma, a peça sofre deformação plástica durante a passagem pelos 
cilindros, saindo do processo com diminuição de espessura e aumento de largura 
e comprimento.
Analisando este processo, em linhas gerais, podemos dizer que:
• o material sai com uma velocidade maior do que sua velocidade de entrada, 
pois mantendo volume constante, a peça aumenta;
• os cristais estruturais do material são alongados na direção da laminação;
• no processo de laminação a quente, os cristais iniciam sua reconstituição logo 
após saída da zona de tensão causada pelos cilindros;
• no processo de laminação a frio, os cristais mantêm sua forma alongada que 
foi obtida pela ação dos cilindros;
• o metal durante o processo é submetido às tensões compressivas e às tensões 
de cisalhamento superficiais resultantes do atrito entre os cilindros e o metal;
• as forças de atrito geradas pelo cilindro, também, são responsáveis pelo ato 
de puxar o metal em direção aos rolos.
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Resumindo:
A laminação é um processo de conformação mecânica, que deforma o material 
plasticamente, mudando sua forma por esmagamento entre rolos giratórios.
A pressão necessária para o que material sofra a deformação é muito grande e os 
esforços envolvidos são de compressão.
Lembrando que:
• Plasticidade (fi gura 2) é a propriedade mecânica que o material metálico tem de 
manter uma determinada deformação de forma permanente.
• Elasticidade é a propriedade que o material tem de voltar a sua forma inicial 
após aplicação de uma força de compressão.
Figura 2 – Argila é um material com boa plasticidade
Fonte: iStock/Getty Images
Processos de laminação
O processo de laminação pode ser realizado contínuo ou em etapas, com a 
utilização de um ou mais cilindros de laminação (ferramentas rotativas) e, também, 
com ou sem a adição de ferramentas adicionais como mandris.
Mandril
Os tubos considerados de diâmetro grande são produzidos pelo processo de laminação 
com a adição da ferramenta mandril que vai dar a forma desejada ao tubo. O processo de 
fabricação de tubos por laminação é empregado em materiais como aço carbono, aço inox 
e aço liga, variando seu diâmetro de 8 até 65 centímetros.
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O processo de laminação permite acesso à peça pronta que se deseja ou uma 
peça intermediária do processo, a conformação da estrutura de solidificação do 
lingote e a melhora das propriedades mecânicas do metal.
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Depois de um processo de fundição, os lingotes podem ser laminados, 
principalmente de três formas intermediarias (figura 3):
Formas Seção Uso
BLOCOS transversal de 6” X 6” ou mais larga. Para obtenção de perfis estruturais.
TARUGOS retangular de 1.5” X 1.5” ou mais larga. Para obtenção de hastes, barras e vergalhões.
PLACAS transversal retangular de 10” X 1.5” ou mais larga. Para obtenção de placas, chapas, tiras e fitas.
Blocos
Placas com espessuras grossa e média
Tarugos
400 x 600400 x 600
3200 x 218
200 x 200
Figura 3– Formas intermediárias: Blocos, Tarugos e Placas
Laminação a quente e a frio
O processo de laminação pode ser conduzido a quente ou a frio, sendo que a 
partir dos lingotes, após passagem pelos laminadores, pode se transformar em 
produtos de uso imediato como vigas, trilhos e perfis.
Existe também a via que pode levar, como vimos, aos produtos intermediários 
que serão usados em outros processos de conformação mecânica, como os tarugos 
que passarão por procedimentos de forjamento, extrusão e trefilação, e as chapas 
que serão estampadas para a fabricação de peças, fogões, geladeiras, fornos, 
ônibus e carros (figura 4).
Figura 4 – Produtos de Laminação
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Laminação a quente
Este processo de laminação é utilizado quando o material, a ser conformado, 
apresenta baixa plasticidade, de difícil laminação a frio, quando o produto final 
necessita de grandes reduções de espessura e, por consequência, um aumento de 
comprimento (figura 5).
A laminação a quente serve como etapa de preparação para laminação a frio. 
Analisando as forças de laminação, na laminação a quente elas são menores que 
as forças da laminação a frio.
O processo de laminação a quente produz acabamento superficial pobre e o 
produto final apresenta grandes tolerâncias dimensionais.
Figura 5 – Laminação a quente
Fonte: iStock/Getty Images
Laminação a frio
Este processo de laminação se aplica a metais de fácil conformação em 
temperatura ambiente. Desta forma, apresenta-se como um processo mais 
econômico do que a laminação a quente. A laminação a frio pode ser aplicada a 
metais como o cobre, o alumínio e algumas de suas ligas (figura 6).
Os materiais submetidos a laminação a frio apresentam boa plasticidade a frio. 
Normalmente, a laminação a frio é precedida pela laminação a quente. 
Este processo apresenta limitações de reduções de espessura pelo encruamento 
do material, porém podemos alcançar um aumento da resistência mecânica da 
chapa laminada e um excelente acabamento superficial.
As forças de laminação a frio são bem maiores que as forças da laminação
a quente.
Quanto ao produto final, a laminação a frio produz um acabamento superficial 
classificado como bom ou ótimo. E apresenta tolerâncias dimensionais mais 
estreitas que a laminação a quente.
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Figura 6 – Laminação a frio 
Fonte: iStock/Getty Images
Defeitos dos produtos laminados
Vamos citar os mais comuns:
Vazios
São locais, onde aparecem os buracos no produto laminado. Este defeito pode 
ser oriundo dos gases que ficam retidos no metal no momento da sua fundição. 
Este tipo de defeito reduz a resistência mecânica do produto.
Gotas Frias
São os pingos de metal que se solidificam na parede da lingoteira, durante 
o vazamento do metal na fundição, e quando o líquido chega neste ponto para 
preencher e formar o bloco que será laminado, adere ao mesmo e forma o defeito. 
Trincas
São rachaduras que aparecem nas peças laminadas, oriundas principalmente de 
temperaturas inadequadas durante a laminação do metal.
Dobras
São oriundas de reduções de espessura muito elevadas.
Inclusões
São oriundas do processo de fundição, normalmente pela presença de 
contaminação sólida inadequada no metal a ser laminado. São materiais muito 
mais duros que os rolos laminadores, que provocam a deformação ou marcam os 
mesmos, chegando a deformá-los definitivamente. Além disso, o material laminado 
pode ficar empenamento e retorcido.
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Utilização de produtos laminados
A utilização de produtos laminados na construção civil é muito grande em casas, 
apartamentos, prédios, pontes, viadutos e na indústria mecânica, também, na 
usinagem para a produção de peças como parafusos, pinos, eixos, barras e chapas.
Forjamento
Este processo de fabricação é considerado um dos mais antigos da história 
datando de aproximadamente 5000 a.C. Ele é empregado para produzir peças de 
diferentes formas e tamanhos variados de materiais ferrosos e não ferrosos. A gama 
de peças que são forjadas é imensa, como exemplo ferramentas, componentes de 
peças e máquinas, eixos e manivelas (figura 7).
Figura 7 – Produtos forjados 
Fonte: iStock/Getty Images
Tipos básicos
Em linhas gerais, forjamento é o nome dado para operações de conformação 
mecânica utilizando a força de compressão (martelamento ou aplicação gradativa 
de pressão) sobre um material dúctil para que ele assuma o contorno ou perfil da 
ferramenta de trabalho escolhida. Materiais que podem ser forjados são aços tipo 
carbono, aços inoxidáveis, ligas de titânio, alumínio e cobre.
A maioria das operações de forjamento é realizada a quente, apenas alguns 
materiais podem ser forjados a frio, como os produtos obtidos por cunhagem e 
recalque a frio. O forjamento a quente apresenta, com grande vantagem, o alto 
grau de conformação e o forjamento a frio o bom acabamento superficial. Existe a 
possibilidade de se trabalhar com o forjamento morno, em que são ressaltadas as 
vantagens de ambos os processos e minimizadas as desvantagens.
• A Cunhagem é uma operação de moldagem, em que o material relativamente 
macio é submetido a pressões muito elevadas em uma matriz fechada. Este 
processo é utilizado para produção de moedas e talheres (figura 8).
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Figura 8 – Produtos de Cunhagem
Fonte: iStock/Getty Images
• O Recalque a frio é um processo de conformação utilizado para produção de 
elementos de fixação, peças pequenas, alta precisão e bom acabamento.
Figura 9 – Produtos de Recalque a frio
Fonte: iStock/Getty Images
Processos de forjamento
Os processos de forjamento dividem-se em: 
• Matriz aberta ou
• Matriz fechada
No forjamento em matriz aberta ou também chamado livre (figura 10), o material 
é deformado entre ferramentas planas ou de formato bem simples. Este processo 
é utilizado para grandes peças sem muitos detalhes, ou quando o número a ser 
produzido é pequeno, ou quando o custo da matriz for muito alto.
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As operações básicas de forjamento em matriz aberta são:
• recalque;
• estiramento;
• alargamento.
Além disso, o forjamento em matriz aberta pode realizar as operações de: 
• furação;
• dobramento;
• ampliação;
• corte.
Figura 10 – Forjamento em matriz aberta ou livre
No forjamento em matriz fechada (figura 11), o material é prensado entre duas 
matrizes que fornecem a forma da peça desejada. Dada a necessidade de confecção 
de matrizes de custo elevado, uma alta produção é necessária para utilizar este 
processo. As peças obtidas neste processo possuem tolerâncias dimensionais mais 
estreitas que o processo de matriz aberta.
As operações de forjamento em matriz fechada são classificadas de acordo com 
a forma da peça que dá início ao processo.
Barras
O forjamento a partir de barras é empregado para forjar peças pequenas com 
baixo peso. Neste processo, a barra é aquecida em uma extremidade, enquanto é 
manipulada pelo operador na outra extremidade.
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Tarugos
O forjamento a partir de tarugos é utilizado para peças maiores em comparação 
com as peças forjadas a partir de barras. Neste caso, existe, também, o aquecimento, 
mas não contamos com a manipulação do operador no momento da aplicação dos 
golpes de martelo ou da atuação da prensa.
Chapas
Neste processo, as peças forjadas estão em posição com o eixo longitudinal 
perpendicular ao eixo de aplicação de carga. As chaves sextavadas para apertar 
parafusos são exemplos de peças produzidas por este processo.
Figura 11 – Forjamento em matriz fechada
Etapas de forjamento
Tratando-se de forjamento em matriz aberta ou matriz fechada, o forjamento 
segue as seguintes etapas de processo:
• Corte;
• Aquecimento;
• Forjamento;
• Rebarbação;
• Tratamento térmico.
O processode Rebarbação (figura 12) é uma etapa de acabamento utilizada em 
processos que criam bordas irregulares ou saliências que chamamos comumente de 
rebarbas. Utilizam-se substâncias abrasivas ou equipamentos de acordo com a peça e 
o material escolhidos de modo que o produto final seja uma peça com as superfícies 
completamente lisas.
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Figura 12 – Método de rebarbação
Fonte: iStock/Getty Images
Os aços forjados são submetidos a tratamentos térmicos (figura 13) com as 
finalidades distintas, como homogeneizar a estrutura da peça após forjamento, 
melhora na sua usinabilidade e aumento nas suas propriedades mecânicas. 
Por exemplo, para aços forjados, os principais tratamentos são o recozimento 
e a normalização:
• O recozimento tem como finalidade diminuir a dureza e melhorar a usinabilidade. 
• A normalização prevê melhoria das propriedades mecânicas, boa resistência e 
tenacidade, e remoção de tensões internas da peça.
Figura 13 – Exemplo de Tratamento térmico
Fonte: iStock/Getty Images
Defeitos dos produtos forjados
Os defeitos mais encontrados são:
Defeitos de dobra
Uma descontinuidade originada quando duas superfícies do metal se dobram uma 
contra a outra, ou um preenchimento parcial devido ao canto vivo, ou resfriamento 
localizado e atrito excessivo.
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Falha de enchimento 
Ocorre quando um determinado local profundo da matriz não é preenchido, 
área de atrito excessivo, presença de resíduos de lubrificante ou falta dos detalhes 
finos da peça.
Trincamento interno 
Ocorre como resultado das tensões secundárias ou problemas na adequação 
das ferramentas.
Figura 14 – Exemplo de defeitos de forjamento 
Utilização dos produtos forjados
A utilização de peças forjadas nos mais diversos segmentos industriais, é fruto de 
muitas particularidades e vantagens deste tipo de peças em comparação a outros 
processos de fabricação.
Na usinagem convencional há perdas de até 74% em volume do material, já na 
usinagem de peças forjadas as perdas podem ser reduzidas a 6% do volume.
O processo de Fabricação de componentes através do processo de forjamento 
caracteriza-se pelo enorme aproveitamento da matéria-prima (eliminando perdas 
que originam sucata) e pela produção econômica de produtos que exigem proprie-
dades mecânicas e tolerâncias dimensionais. As peças forjadas apresentam uma 
microestrutura homogênia, livres de porosidades e com um fibramento favorável 
às propriedades mecânicas exigidas em muitos componentes.
Além disso, no link a seguir, é realizado um comparativo entre o processo de forjamento e 
outros tipos de processos: https://goo.gl/44rwJ8Ex
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade, consulte os livros abaixo, 
disponíveis na Minha Biblioteca:
 Livros
Ensaios dos materiais
GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime Alvares; SANTOS, Carlos Alexandre dos. 2. ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2012.
Introdução à manufatura
FITZPATRICK, Michael. Porto Alegre: AMGH, 2013.
Introdução aos processos de fabricação
GROOVER, Mikell P. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
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UNIDADE Laminação e Forjamento
Referências
DIETER, G.E. Metalurgia Mecânica. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1981.
HELMAN, H. e CETLIN, P. R., Fundamentos da Conformação Mecânica dos 
Metais, Ed. Artliber, 2005.
BRESCIANI FILHO, E. Conformação Plástica dos Metais. Volumes 1 e 2. 
Campinas: UNICAMP.
ROWE,G.W. Elements of Metalworking Theory. Edward Arnold Publishers, 1979.
HONEYCOMBE, R.W.K. The Plastic Deformation of Metals. Edward Arnold 
Publishers, 1968.
KALPAKJIAN, S. & SCHMID, S. R. Manufacturing, Engineering & Technology, 
Fifth Edition, by. ISBN 0-13-148965- 8. © 2006 Pearson Education, Inc. Bib.
________. Manufacturing Engineering and Technology – Ed. Prentice Hall 4 ed. 
EUA, 2001 Parte III – Processos e equipamentos de conformação e moldagem pg. 
316 a 512. Capítulos 13, 14, 15 e 16.
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