Extrusão

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Processos de Fabricação III
EXTRUSÃO
ESTÁCIO
Profª. Soraia Simões Sandes
ESTÁCIO FASE
FUNDAMENTOS DO PROCESSO
	A extrusão e um processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote, colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente. 
 
	A passagem do tarugo pela ferramenta, com furo de seção menor do que a do tarugo, provoca
a deformação plástica, mas sem efeito de encruamento, pois comumente o processo é conduzido a uma temperatura de trabalho acima da temperatura de recristalização do metal. 
	Como a estrutura metálica do produto da extrusão se encontra na condição recristalizada, é possível aplicar ao metal extrudado intensos trabalhos de deformação a frio adicionais como os de trefilação.	
ESTÁCIO FASE
MECÂNICA DA EXTRUSÃO
	
O processo de extrusão pode ser classificado em dois tipos: 
	- Extrusão Direta: o pistão age sobre o tarugo forcando a sua passagem pela ferramenta, colocada no lado oposto do recipiente, e provocando uma intensa ação de atrito entre o tarugo e o recipiente de extrusão. 	
	- Extrusão Inversa: o pistão se mantem fixo, com a ferramenta colocada na sua extremidade, e o recipiente com o tarugo avança em sua direção, tornando inexistente o atrito entre o tarugo e o recipiente.
Extrusão Direta
Extrusão Inversa 
ESTÁCIO FASE
MECÂNICA DA EXTRUSÃO
	
	A redução do atrito no recipiente, quando do uso de extrusão direta, pode ser obtida com o uso de lubrificantes resistentes a temperatura elevada. O fluxo de saída do metal e, nesse caso, denominado "escoamento frontal". No entanto, esse processo pode provocar o aparecimento de defeitos, causados pelo atrito na superfície do produto, tais como bolhas e escamas.
	Para evitar a ocorrência de defeitos, utiliza-se o processo de extrusão direta sem lubrificante, mas com um disco de diâmetro menor que o do recipiente. Forma-se, neste caso, uma casca de metal não-extrudado e aderente ao recipiente, que deve ser retirada apos ter sido completada a extrusão de um tarugo. Nesse processo o escoamento do núcleo do tarugo ocorre em primeiro lugar, pois a sua superfície fica refreada pelo intenso atrito com o recipiente, caracterizando assim um "escoamento central”.
ESTÁCIO FASE
MECÂNICA DA EXTRUSÃO
	
ESTÁCIO FASE
MÁQUINA DE EXTRUSÃO
	
Força de extrusão máxima: 8MN 
Tamanho do recipiente de extrusão: φ105-φ135×550mm 
Potência total: 160KW
	A prensa de extrusão é essencialmente um conjunto cilindro-pistão, em que o cilindro necessita de constante alimentação de liquido sob pressão para fazer movimentar o pistão. A alimentação do cilindro pode se dar com auxilio de uma bomba hidráulica, que mantém a velocidade do pistão necessária à extrusão, ou com o emprego de um acumulador de pressão. 
Prensa de extrusão XJ-800
No primeiro caso, a alimentação e o acionamento são do tipo oleodinâmico e, no segundo caso, é do tipo hidropneumático.
ESTÁCIO FASE
MÁQUINA DE EXTRUSÃO
	
	Máquinas com acionamento e alimentação oleodinâmico
	- Adequada à extrusão de metais não-ferrosos, que requerem uma velocidade de extrusão com pequena variação para não surgir defeitos nas pecas extrudadas;
	- Adota um sistema com vazão regulável. 
	- A potência da bomba nesse sistema e substancialmente maior. 
	
	Máquinas com acionamento hidropneumático
	- Metais ferrosos
	- não podem ser aplicadas aos metais mais sensíveis as variações de velocidade de extrusão (como o alumínio e suas ligas).
	-Devido ao sistema de acumulador de pressão, a bomba poderá ser de potencia menor.
ESTÁCIO FASE
MÁQUINA DE EXTRUSÃO
	
Recipiente de Extrusão 
	Constituído de duas partes coaxiais, sendo que a parte interna, que entra em contato com o tarugo, denomina-se camisa interna do recipiente. A camisa sofre a ação dos esforços de compressão e de atrito em temperaturas elevadas, sendo, como decorrência, submetida a uma ação de desgaste constante. 
	Os materiais que constituem o recipiente e a camisa são aços-liga resistentes ao calor, pois tais componentes são mantidos constantemente a uma temperatura elevada por um sistema de aquecimento elétrico.
Suporte da fieira 
Constituído de diversos componentes com a finalidade de aumentar a resistência mecânica, posicionar e facilitar a troca da fieira. 
ESTÁCIO FASE
MÁQUINA DE EXTRUSÃO
	
Pistão de extrusão
	Componente em que se concentra todo o esforço da maquina de extrusão, devendo, portanto ser fabricado em aço-liga resistente ao calor. Esse pistão é trocado por outros de dimensões diferentes , em função das dimensões dos tarugos e pecas extrudadas.
	Um equipamento complementar é o forno de aquecimento dos tarugos ou lingotes. Esses fornos podem ser de diversos tipos, de acordo com os sistemas de aquecimento por combustível ou elétrico. 
	
Os fornos devem ter a capacidade de aquecer uniformemente o tarugo (ou lingote), sem ou com pouca oxidação superficial. A ausência de oxidação superficial e obtida com o uso de atmosfera controlada no forno de aquecimento.
ESTÁCIO FASE
FERRAMENTA DE EXTRUSÃO
	
Fieiras
	Podem apresentar diversos tipos de perfis, sendo que a escolha deste depende do tipo do metal a ser trabalhado e da experiência acumulada em cada condição de trabalho. 
	Para a extrusão irá existir um ângulo ótimo de abertura da ferramenta (ou angulo de trabalho). Esse ângulo, é determinado com dificuldade devido a notável influência das condições incertas de atrito existentes e criado pela movimentação do tarugo no recipiente de extrusão, pela elevada tensão de compressão contra o recipiente e pelas condições superficiais e de lubrificação do tarugo e do recipiente.
Condições que devem ser observadas no estabelecimento dos perfis:
a) Propriedades do metal a ser extrudado;
b) Tolerâncias de distorção no extrudado;
c) Níveis das tensões aplicadas;
d) Contração térmica no extrudado e
e) Escoamento uniforme e equilibrado do 
metal pela matriz.
ESTÁCIO FASE
DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE EXTRUSÃO
	
	
Sequência de etapas normalmente seguida no processo de extrusão
1. Fabricação de lingote ou tarugo de seção circular;
2. Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo;
3. Transporte do lingote ou tarugo aquecido para a câmara de extrusão;
4. Execução da extrusão com o tarugo aquecido apoiado diante da câmara de extrusão, o pistão é acionado e o material é empurrado para o interior da câmara;
5. Fim da extrusão o pistão recua e a câmara se afasta para a retirada do disco e da parte restante do tarugo;
6. Remoção dos resíduos de óxido com o auxílio de disco raspador acionado pelo pistão.
ESTÁCIO FASE
DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE EXTRUSÃO
	
	
Ciclo do processo de extrusão
ESTÁCIO FASE
CONTROLE DO PROCESSO DE EXTRUSÃO
	
Técnicas experimentais podem ser utilizadas em duas áreas de estudo do problema:
Análise das propriedades mecânicas e características estruturais do material metálico, na forma de matéria-prima e na forma de produto final.
	São aplicadas técnicas convencionais de ensaios mecânicos e de exame metalográfico, incluindo-se observação de defeitos provenientes da falta de homogeneidade e de continuidade do material, bem como a verificação de regularidades dimensionais. 
	Determinam-se:
	- A composição química (elementos de liga e impurezas da matéria-prima)
	- A estrutura metalográfica (tamanho e forma do grão, distribuição de fases e inclusões da matéria-prima e do produto extrudado), 
	- As propriedades mecânicas (de resistência e de ductilidade principalmente do produto extrudado), 
	- As dimensões (regularidade do diâmetro ao longo do extrudado, ovalizarão e variação deste, ou seja, a tolerância dimensional do diâmetro) e a 
	- Presença de defeitos (porosidades, escamas, cascas de óxidos, inclusões e vazios internos na matéria-prima e no extrudado).
ESTÁCIO FASE
CONTROLE DO PROCESSO DE EXTRUSÃOAnálise das condições de processamento ligadas ao desempenho da máquina de extrusão e ao comportamento do material durante o processo de extrusão.
	É observado a maneira como ocorre o fluxo ou escoamento do material no recipiente e através da ferramenta de extrusão. E para a analise das condições de operação da maquina são necessárias as medições da força ou pressão de extrusão, da velocidade de extrusão (regularidade de intensidade) e da temperatura do tarugo (ou lingote), do recipiente de extrusão e do perfil da ferramenta.
ESTÁCIO FASE
CONTROLE DO PROCESSO DE EXTRUSÃO
	
De uma forma geral, procura-se obter as seguintes condições:
Matéria-prima de composição e estrutura homogênea e com propriedades mecânicas elevadas;
Temperatura de trabalho baixa para poupar energia, evitar o desgaste acentuado dos componentes da maquina (recipiente e ferramenta principalmente) e reduzir o ataque corrosivo do tarugo;
Pressão de trabalho baixa para poupar energia, reduzir a robustez e o custo de aquisição da maquina e evitar o desgaste acentuado dos componentes da mesma;
Velocidade de trabalho elevada para aumentar a produtividade e reduzir o resfriamento do tarugo no recipiente;
Extrudado de qualidade mecânica e metalúrgica suficientemente elevada para atender aos requisitos de uso especificados.
ESTÁCIO FASE
PRODUTOS EXTRUDADOS
	
Classificação dos produtos extrudados
	Realizada de acordo com a forma de seção transversal 
Barras
Arames
Tubos
Perfis (ocos ou maciços) de formas diversas.
Materiais metálicos mais comumente extrudados:
Alumínio
Cobre e suas ligas
Tubos e barras de aço podem ser produzidos pelo processo de extrusão, mas isso ocorre de forma limitada.
exigem elevadas temperaturas e pressões de trabalho que criam dificuldades de lubrificação e, em consequência, impõem baixas velocidades de trabalho e pequenas reduções.
ESTÁCIO FASE
PRODUTOS EXTRUDADOS
	
Defeitos
Vazios internos na parte final do extrudado;
Trincas de extrusão, de direção perpendicular a direção de extrusão; 
Escamas superficiais;
Riscos de extrusão;
Inclusão de partículas de material estranho, que são arrastadas longitudinalmente, dando uma aparência de manchas provocadas por raspagens;
Bolhas superficiais;
Manchas e perda de cores.