FORJAMENTO Relatório Final

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CENTRO UNIVERSITÁRIO VALE DO IPOJUCA – UNIFAVIP WYDEN 
KARLA EDNAYRANADJA SILVA VASCONCELOS 
MARÍLIA HELENA DOS SANTOS SOUZA 
JULY GLEBE GALINDO BEZERRA 
JOSÉ ELIAS DA SILVA OLIVEIRA 
JOSÉ ALLAN DE ASSIS AMARAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DA DISCIPLINA PROCESSOS DE FÁBRICAÇÃO MECÂNICA 
PROCESSO DE FORJAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caruaru – PE 
2018 
 
 
 CENTRO UNIVERSITÁRIO VALE DO IPOJUCA – UNIFAVIP WYDEN 
KARLA EDNAYRANADJA SILVA VASCONCELOS 
MARÍLIA HELENA DOS SANTOS SOUZA 
JULY GLEBE GALINDO BEZERRA 
JOSÉ ELIAS DA SILVA OLIVEIRA 
JOSÉ ALLAN DE ASSIS AMARAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSO DE FORJAMENTO 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado na disciplina de Processos de 
Fabricação Mecânica referente à 100% da nota da AP1. 
Professor: Tiago Barbosa 
 
 
 
 
 
 
 
Caruaru – PE 
2018 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
Figura 1 - Martelo de forja de estrutura dupla _____________________________________ 8 
Figura 2 - Prensa ____________________________________________________________ 9 
Figura 3 - Recalque_________________________________________________________ 17 
Figura 4 - Estiramento ______________________________________________________ 17 
Figura 5 - Encalcamento _____________________________________________________ 17 
Figura 6 - Caldeamento _____________________________________________________ 18 
Figura 7 - Cunhagem _______________________________________________________ 18 
Figura 8 - Forjamento em matriz fechada com formação de rebarba ___________________ 19 
Figura 9 - Método de forjamento rotativo _______________________________________ 21 
Figura 10 - Método de forjamento em cilindros ___________________________________ 22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................................................... 6 
2. DEFINIÇÃO .............................................................................................................................................. 7 
2.1. Forjamento por martelamento ......................................................................................................... 8 
2.2. Forjamento por prensagem ............................................................................................................... 9 
3. A INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO FORJAMENTO .......................................................... 10 
4. CLASSIFICAÇÃO QUANTO À TEMPERATURA ........................................................................... 10 
4.1. FORJAMENTO A FRIO ................................................................................................................ 10 
4.1.1. Vantagens .................................................................................................................................. 11 
4.1.2. Desvantagens ............................................................................................................................. 12 
4.2. FORJAMENTO A MORNO .......................................................................................................... 12 
4.3. FORJAMENTO A QUENTE ......................................................................................................... 13 
4.3.1. Vantagens .................................................................................................................................. 14 
4.3.2. Desvantagens ............................................................................................................................. 15 
5. CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FORJAMENTO ............................................................ 16 
5.1. FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA (FORJAMENTO LIVRE) ....................................... 16 
5.1.1. Recalque .................................................................................................................................... 17 
5.1.2. Estiramento ............................................................................................................................... 17 
5.1.3. Encalcamento ............................................................................................................................ 17 
5.1.4. Caldeamento ............................................................................................................................. 18 
5.1.5. Cunhagem ................................................................................................................................. 18 
5.2. FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA ................................................................................. 19 
5.2.1. Etapas do forjamento em matriz fechada............................................................................... 20 
5.3. OUTROS PROCESSOS DE FORJAMENTO .............................................................................. 20 
5.3.1. Forjamento rotativo ................................................................................................................. 20 
5.3.2. Forjamento em cilindros .......................................................................................................... 21 
6. TRATAMENTOS TÉRMICOS ............................................................................................................ 22 
6.1. NORMALIZAÇÃO ......................................................................................................................... 22 
 
6.2. RECOZIMENTO ............................................................................................................................ 22 
6.3. TÊMPERA ....................................................................................................................................... 22 
6.4. REVENIDO ...................................................................................................................................... 23 
7. DEFEITOS DOS PRODUTOS FORJADOS ....................................................................................... 23 
8. CONCLUSÃO ......................................................................................................................................... 24 
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
O ferreiro é uma das profissões mais antigas que existem. Todos nós, em algum 
momento de nossas vidas, já vimos em filmes ou desenhos a figura de um homem martelando 
com força um pedaço de metal incandescente sobre uma bigorna até ele adquirir o formato 
desejado. 
Com o passar dos anos, o martelo e a bigorna se tornaram obsoletos e foram trocados 
por máquinas e matrizes. Essa evolução ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial 
e possibilitou a produção contínua, aumentando o número de peças acabadas das mais variadas 
geometrias. Este cenário de transformação dos metais caracteriza um processo de conformação 
mecânica chamado de forjamento. 
Acredita-se que o forjamento tenha tido sua origem no Oriente Médio,onde ferreiros de 
séculos antes de Cristo, utilizavam o ferro e o bronze fundidos, esses eram forjados pelo 
processo a quente e então era possível produzir ferramentas manuais, instrumentos e armas 
(como facas, adagas e lanças). Dessa modo, é considerado o processo de conformação de metais 
mais antigo. 
A conformação mecânica para a produção de peças metálicas inclui um grande número 
de processos que são classificados de acordo com os tipos de esforços aplicados e esses 
processos são divididos em: compressão direta, compressão indireta, tração, dobramento e 
cisalhamento. Sendo o forjamento um processo de compressão direta, juntamente com a 
laminação. 
O forjamento das peças metálicas procura alterar as propriedades de plasticidade do 
metal. Utilizam-se ferramentas adequadas para aplicar força sobre o material e após remover 
os esforços, ele não recupera a sua forma anterior. Por isso que os materiais, mesmo os mais 
rígidos, podem ser comprimidos, puxados ou dobrados e, assim, adquirirem a forma que 
desejamos possibilitando a produção de produtos dos mais simples aos mais complexos. 
O objetivo do nosso estudo é o processo de forjamento e as suas características, 
apresentaremos sua definição, divisões, operações, equipamentos, vantagens, desvantagens, 
defeitos, influência da temperatura, entre outros. 
 
 
 
7 
 
2. DEFINIÇÃO 
 
 
O forjamento é o processo de conformação mecânica pelo martelamento ou pela 
prensagem, ou seja, o metal é aquecido e moldado por deformação plástica através da aplicação 
gradativa da força de compressão, de tal modo que ele tende a assumir o contorno da ferramenta 
conformadora (chamada de matriz ou estampo), dando origem a produtos acabados ou 
semiacabados de alta resistência mecânica e destinados a sofrer grandes esforços e solicitações 
em sua utilização. 
O processo de forjamento antecede o processo de soldagem e é composto por uma série 
de passos: 
 
O metal se apresenta mais forte na direção da sua estrutura granular e o forjamento 
possibilita que os grânulos fiquem alinhados na direção do instrumento. Geralmente, o corte da 
usinagem avança contra o grão provocando o enfraquecimento do instrumento. Sendo assim, 
por utilizar pressão e não usinagem, o forjamento desperdiça menos material no processo e as 
peças se apresentam mais fortes em comparação com aquelas que são usinadas. 
A maioria das operações são executadas a quente, atingindo temperaturas acima da 
temperatura de recristalização do metal, mas diversas peças pequenas podem ser produzidas 
por forjamento a frio, como: parafusos, pinos, porcas, engrenagens, etc. 
Embora, atualmente, o forjamento seja realizado através de equipamentos que contam 
com softwares complexos (conhecidos como CAD/CAM), o princípio do processo permanece 
igual que é aplicar pressão de forma individual e intermitente, ou seja, através do martelamento 
ou prensagem. 
Todos os materiais conformáveis podem ser forjados e os mais utilizados são: 
 Aços (comuns e ligados, aços estruturais, aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos, etc.); 
 Ligas de alumínio; 
 Cobre (em especial os latões); 
 Níquel (inclusive as superligas utilizadas principalmente nas indústrias aeroespacial); 
 Titânio, entre outros. 
Corte Aquecimento
Forjamento 
livre ou 
Forjamento 
em matriz
Rebarbamento
Tratamento 
térmico
8 
 
2.1. Forjamento por martelamento 
 
 
 O forjamento por martelamento é executado com a utilização dos chamados martelos de 
forja ou martelos de queda, onde são aplicados golpes rápidos e sucessivos na superfície do 
metal, gerando uma deformação irregular nas fibras superficiais. Os martelos possuem uma 
massa de 200 a 3.000 kg que cai livremente ou é impulsionada de uma determinada altura, 
variando entre 1 e 3,5 metros. 
Dessa forma, a pressão máxima é atingida quando o martelo toca o metal, decrescendo 
rapidamente à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material. 
Como exemplo de materiais forjados através de martelamento, podemos citar: pontas de 
eixo, virabrequins e discos de turbina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Martelo de forja de estrutura dupla 
 
9 
 
2.2. Forjamento por prensagem 
 
 
 O forjamento por prensagem é executada com a utilização de prensas mecânicas ou 
hidráulicas, onde o metal fica sujeito à ação gradual da força de compressão de baixa velocidade 
e a pressão atinge o seu valor máximo pouco antes de ser retirada, gerando uma deformação 
regular nas camadas mais profundas da estrutura do material. 
 As prensas mecânicas tem um curso limitado, são acionadas por eixos excêntricos e 
chegam a aplicar cargas de 100 a 8.000 toneladas. As prensas hidráulicas tem um grande curso, 
são acionadas por pistões hidráulicos e chegam a aplicar cargas de 300 a 50.000 toneladas, 
sendo bem mais caras que as prensas mecânicas, mas em compensação possuem um custo de 
manutenção mais baixo por haver a quase ausência de choque e proporcionam um melhor 
acabamento. 
Como exemplo de materiais forjados através de prensagem, podemos citar: palhetas de 
turbinas e forjados de liga leve. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Prensa 
10 
 
3. A INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO FORJAMENTO 
 
 
Como já foi dito anteriormente, a maioria das operações de forjamento são executadas 
a quente. É essencial que a peça seja aquecida de maneira uniforme e na temperatura adequada. 
Para realizar o processo de aquecimento são utilizados fornos, estes podem ser de câmara 
simples até aqueles que possuem controle específico de atmosfera e temperatura, podendo 
também apresentar tamanhos e formatos diversos, onde sua escolha se dará em função do tipo 
de metal usado e das peças que serão posteriormente produzidas. 
O tipo de material a ser forjado também irá ditar a temperatura a ser utilizada, mas de 
um modo geral, os limites são fixados pelo aumento excessivo de força quando a temperatura 
é muito baixa (limite inferior) e pela oxidação em temperaturas mais altas (limite superior). Em 
outras palavras, o limite mínimo corresponde à temperatura abaixo da qual poderá começar a 
ocorrer encruamento e o limite máximo corresponde à temperatura em que pode ocorrer um 
princípio de fusão ou aceleração da oxidação. 
Dessa forma, é imprescindível que se tenha um conhecimento detalhado sobre o 
comportamento do material, como: a sua tensão de escoamento, as perdas por oxidação, o 
alongamento e as zonas de transformação de fase em função da temperatura. O conhecimento 
prévio de todos esses critérios irá evitar defeitos e otimizar o processo. 
A temperatura causa uma influência direta no resultado do produto, pois se a peça estiver 
a uma temperatura alta e for resfriada rapidamente, o resultado nela será uma dureza excessiva, 
já que aumentam-se as tensões internas. Por isso, é recomendado que seja realizado um 
tratamento de recozimento antes da usinagem da peça forjada, esse tratamento irá proporcionar 
um lento resfriamento em um forno de recozimento para amaciar a peça. 
 
4. CLASSIFICAÇÃO QUANTO À TEMPERATURA 
 
4.1. FORJAMENTO A FRIO 
 
Forjamento a frio, é uma deformação plástica de metais, sem aquecimento, onde o 
material é forçado por compressão, a fluir entre uma matriz e um macho, resultando na obtenção 
de peças com forma e tolerâncias de precisão. 
11 
 
É um método usado para mover, sem remover o metal. Esta tecnologia já provou ser 
altamente econômica. Suas aplicações estão crescendo rapidamente e seu potencial e 
desenvolvimento para peças com formas geométricas mais complexas, fabricadascom 
matérias-primas que permitem maior grau de deformação. 
O trabalho a frio é acompanhado do encruamento do metal, que é ocasionado pela 
interação das discordâncias entre si e com outras barreiras – tais como contornos de grão – que 
impede o seu movimento através da rede cristalina. A deformação plástica produz também um 
aumento no número de discordâncias, as quais, em virtude de sua interação, resultam num 
elevado estado de tensão interna na rede cristalina. Tudo isto resulta macroscopicamente num 
aumento de resistência e dureza e num decréscimo da ductilidade do material. 
Por encontrar-se em baixas temperaturas, a tensão de deformação do material é alta e, 
portanto exige altas pressões por parte das máquinas e, consequentemente, exige forjas de 
grande ou médio porte. A vantagem que encontra sobre o forjamento a quente é que após o 
processo a peça encontra-se já em suas dimensões acabadas, pois não sofreu dilatações por 
causa do aumento de temperatura. 
Todos os materiais que apresentam uma ductilidade à temperatura ambiente podem ser 
deformados a frio. Fundamentalmente o processo a frio passa a ter vantagens econômicas, 
dependendo do volume do material e de quanto à peça forjada se aproxima em geometrias da 
peça pronta. 
 
4.1.1. Vantagens 
 
 Menor quantidade de matéria-prima requerida (a peça pode ser obtida em sua forma 
final sem nenhuma perda de material ou com pequena quantidade de sobremetal para 
usinagem ou ainda necessitando apenas operações de furação ou rebarbagem); 
 Melhoria das propriedades mecânicas da peça devido ao trabalho de conformação 
realizado no material (geralmente aumenta o limite de ruptura, o limite de escoamento 
e a dureza, além de se obter uma estrutura granular orientada na direção do trabalho 
mecânico aplicado); 
 Possibilidade de utilização de matéria-prima mais barata; 
 Obtenção de formas especiais (é possível obter peças que não seriam produzidas 
economicamente por nenhum outro processo); 
12 
 
 Alta produtividade; 
 Precisão dimensional; 
 Bom acabamento superficial; 
 A proteção contra a corrosão é aumentada devido à operação de fosfatização; 
 Possibilita a substituição de um material de custo maior (alta liga) forjado a quente, por 
outro de custo menor (aço carbono) forjado a frio, obtendo-se assim peças forjadas com 
propriedades mecânicas equivalentes. 
 
 
4.1.2. Desvantagens 
 
 Necessidade de prensas de maior capacidade; 
 Pressões elevadas nas ferramentas, necessitando assim de materiais especiais e 
geralmente de alto custo; 
 Necessidade de recozimentos intermediários para obterem-se grandes deformações; 
 Viável economicamente apenas para lotes grandes de peças; 
 Tempos de preparação de máquinas e ajuste do ferramental, maiores. 
 
 
4.2. FORJAMENTO A MORNO 
 
Os processos de forjamento a morno objetivam aliar as vantagens das conformações a 
quente e a frio. 
O trabalho a morno consiste na conformação de peças numa faixa de temperatura onde 
ocorre o processo de recuperação, portanto, o grau de endurecimento por deformação é 
consideravelmente menor do que no trabalho a frio. 
Existe uma faixa de temperatura empregada na conformação a morno dos aços, entre 
500 e 800° C. A temperatura inferior de conformação é limitada em aproximadamente 500°C 
devido à possibilidade de ocorrência da "fragilidade azul" em temperaturas mais baixas. 
Esta fragilização aumenta a tensão de escoamento e diminui a ductilidade. Ela ocorre 
em temperaturas em torno de 200 a 400°C onde, átomos intersticiais difundem-se durante a 
13 
 
deformação formando atmosferas em torno das discordâncias geradas, ancorando-as. O nome 
azul refere-se à coloração do óxido formado na superfície do aço nesta faixa de temperatura. 
Com relação ao trabalho a quente o processo a morno apresenta melhor acabamento 
superficial e precisão dimensional devido à diminuição da oxidação e da dilatação - contração 
do material e da matriz. 
A maior desvantagem da conformação a morno com relação ao processo a quente é o 
aumento do limite de escoamento que ocorre com a redução da temperatura de deformação. O 
aumento da carga de conformação implicará na necessidade de se empregar prensas mais 
potentes e ferramentas mais resistentes. Os tarugos para a conformação, por sua vez, podem 
requerer decapagem para remoção de carepa e utilização de lubrificantes durante o processo. 
Em relação ao trabalho a frio o processo a morno apresenta redução dos esforços de 
deformação, o que permite a conformação mais fácil de peças com formas complexas, 
principalmente em materiais com alta resistência. A conformação a morno melhora ainda a 
ductilidade do material e elimina a necessidade de recozimentos intermediários que consomem 
muita energia e tempo. 
 
 
4.3. FORJAMENTO A QUENTE 
 
O processo de forjamento a quente distingue-se do realizado a morno pela faixa de 
temperatura na qual é realizado, isto é, faixa de temperatura em que ocorrem os mecanismos de 
recuperação e recristalização. 
Este trabalho não só requer menos energia para deformar o metal e proporciona maior 
habilidade para o escoamento plástico sem o surgimento de trincas como também ajuda a 
diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidos devido às rápidas taxas de 
difusão presentes às temperaturas de trabalho a quente. As bolhas de gás e porosidades são 
eliminadas pelo caldeamento destas cavidades e a estrutura colunar dos grãos grosseiros da peça 
fundida é quebrada e refinada em grãos equiaxiais recristalizados de menor tamanho. 
As variações estruturais devido ao trabalho a quente proporcionam um aumento na 
ductilidade e na tenacidade, comparado ao estado fundido. Geralmente, a estrutura e 
propriedades dos metais trabalhados a quente não são tão uniformes ao longo da seção reta 
como nos metais trabalhados a frio e recozidos, já que a deformação é sempre maior nas 
camadas superficiais. O metal possuirá grãos recristalizados de menor tamanho nesta região. 
14 
 
Como o interior do produto estará submetido a temperaturas mais elevadas por um período de 
tempo maior durante o resfriamento do que as superfícies externas podem ocorrer crescimento 
de grãos no interior de peças de grandes dimensões, que resfriam vagarosamente a partir da 
temperatura de trabalho. 
A maioria das operações de trabalho a quente é executada em múltiplos passes ou 
estágios; em geral, nos passes intermediários a temperatura é mantida bem acima do limite 
inferior do trabalho a quente para se tirar vantagem da redução na tensão de escoamento, 
embora com o risco de um crescimento de grão. Como, porém, deseja-se usualmente um 
produto com tamanho de grão pequeno, a temperatura dos últimos passes (temperatura de 
acabamento) é bem próxima do limite inferior e a quantidade de deformação é relativamente 
grande. Pequenos tamanhos de grãos darão origem a peças com melhor resistência e tenacidade. 
Para se obter peças forjadas com boa qualidade, o processo precisa ser completado a 
uma temperatura definida para cada tipo de material. 
Isso fica visível se o forjamento for realizado a temperaturas abaixo das estabelecidas, 
pois o material pode ficar encruado e a peça sujeita a fissuramento. O encruamento pode ser 
eliminado por recozimento, mas as fissuras não. 
Na conformação a quente deve-se se tomar cuidado com as quedas de temperatura, não 
deixando ultrapassar o limite inferior da tabela. 
Esta queda de temperatura pode ocorrer devido ao esfriamento da peça em contato com o ar 
(radiação) e a transmissão de calor da peça para a ferramenta fria. Sendo que os fatores que 
influem na transmissão do calor são tempo de contato peça ferramentae a superfície da peça. 
Durante a conformação ocorre também um aquecimento da peça devido à energia de 
deformação, porém menos importante do que as perdas acima mencionadas somente em casos 
de aços de alta liga, submetido à elevada conformação, é possível que este aquecimento se 
sobreponha ao esfriamento. 
 
 
4.3.1. Vantagens 
 
 Menor energia requerida para deformar o metal, já que a tensão de escoamento decresce 
com o aumento da temperatura; 
 Aumento da capacidade do material para escoar sem se romper (ductilidade); 
15 
 
 Homogeneização química das estruturas brutas de fusão em virtude da rápida difusão 
atômica interna; 
 Eliminação de bolhas e poros por caldeamento; 
 Eliminação e refino da granulação grosseira e colunar do material fundido, 
proporcionado grãos menores, recristalizados e equiaxiais; 
 Aumento da tenacidade e ductilidade do material trabalhado em relação ao bruto de 
fusão. 
 
4.3.2. Desvantagens 
 
 Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto de energia 
para aquecimento das peças; 
 Reações do metal com a atmosfera do forno, levando a perdas de material por oxidação 
e outros problemas relacionados (p.ex., no caso dos aços, ocorre também 
descarbonetação superficial; metais reativos como o titânio fica severamente fragilizado 
pelo oxigênio e tem de ser trabalhado em atmosfera inerte ou protegido do ar por uma 
barreira adequada); 
 Formação de óxidos, prejudiciais para o acabamento superficial; 
 Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil; 
 Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa de expansão e contração 
térmica; 
 Estrutura e propriedades do produto resultam menor uniformidade do que em caso de 
trabalho a frio seguido de recozimento, pois a deformação sempre maior nas camadas 
superficiais produz nas mesmas uma granulação recristalizada mais fina, enquanto que 
as camadas centrais, menos deformadas e sujeitas a um resfriamento mais lento, 
apresentam crescimento de grãos. 
 
 
 
 
 
16 
 
5. CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FORJAMENTO 
 
 O forjamento é dividido em: forjamento em matriz aberta (também chamado de 
forjamento livre) e forjamento em matriz fechada. 
 Todas as operações de forjamento necessitam de uma matriz, pois é ela que auxilia a 
peça forjada a adquirir o seu formato final. 
 As matrizes são expostas à certas condições de trabalho (como altas tensões de 
compressão, choques mecânicos e solicitações térmicas) e por isso é crucial que elas possuam 
determinadas características, como: 
 Alta dureza; 
 Elevada tenacidade; 
 Resistência à fadiga; 
 Alta resistência mecânica à quente; 
 Alta resistência ao desgaste. 
 
Em função disso, as matrizes são fabricadas com blocos de aço-liga forjados e tratados 
termicamente. E para casos em que a peça for ser exposta à esforços ainda maiores, as matrizes 
utilizadas são as de metal duro. 
 
5.1. FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA (FORJAMENTO LIVRE) 
 
 No forjamento livre, o material é conformado entre matrizes planas ou de formatos 
simples, que normalmente não se tocam. É utilizado na produção de peças grandes, mas com 
formas relativamente simples (como os eixos de navios, eixos de turbinas, âncoras, alavancas, 
correntes, etc.) e em pequeno número. É aplicado também na pré-conformação de peças que 
serão submetidas à operações de forjamento mais complexas. 
Ele pode ser realizado com o auxílio da força muscular (chamado de forjamento livre 
manual) ou com o auxílio das prensas ou máquinas de forjar (chamado de forjamento livre à 
máquina). Nas duas situações, o formato da peça e suas dimensões são obtidas pela habilidade 
17 
 
do forjador em manipular as máquinas e as ferramentas, dessa forma, é uma operação que deve 
ser executada por profissional especializado. 
Há situações em que as peças não são tão pequenas ou se deseja uma maior produção, 
então o forjamento livre deverá ser executado com máquinas. Neste caso, a mudança estará 
apenas no fato de que a força para a deformação não será mais muscular, e sim, produzida por 
uma máquina, mas todo o controle da forma, dimensão e deformação ainda será de 
responsabilidade do forjador com base nas suas habilidades e conhecimentos. 
Abaixo iremos abordar algumas operações encontradas no forjamento livre, são elas: 
 
5.1.1. Recalque 
 
Nesta operação há uma compressão direta do material entre um 
par de ferramentas de face plana ou côncava, visando primariamente 
reduzir a altura da peça e aumentar a sua secção transversal. 
 
 
 
5.1.2. Estiramento 
 
Tem como objetivo aumentar o comprimento de uma peça 
às custas da sua espessura. 
 
 
 
5.1.3. Encalcamento 
 
É uma variedade de estiramento, nele se reduz a secção de 
uma porção intermediária da peça, por meio de uma ferramenta ou 
impressão adequada. 
 
 
Figura 3 - Recalque 
 
 
 
Figura 4 - Estiramento 
Figura 5 - Encalcamento 
18 
 
5.1.4. Caldeamento 
 
Seu objetivo é produzir a soldagem de duas superfícies metálicas limpas e aquecidas, 
postas em contato e submetidas à compressão. A figura abaixo mostra um exemplo de aplicação 
na fabricação de correntes de elo de aço, onde as pontas aquecidas serão submetidas à 
compressão. 
 
 
 
 
 
5.1.5. Cunhagem 
 
Essa operação normalmente é feita a frio, empregando matriz fechada ou aberta, com o 
objetivo de produzir uma impressão bem definida na superfície de uma peça, sendo usada para 
fabricar moedas, medalhas, talheres e outras peças pequenas e também para gravar detalhes de 
diversos tipos em peças maiores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 6 - Caldeamento 
Figura 7 - Cunhagem 
19 
 
5.2. FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA 
 
 
A conformação da peça é realizada entre duas metades de matriz que possuem 
impressões com o formato que se deseja que a peça adquira, sendo essas impressões gravadas 
em baixo relevo. A deformação acontece sob alta pressão em uma cavidade fechada ou 
semifechada e, assim, é possível obter peças com tolerâncias dimensionais melhores do que no 
forjamento livre. 
Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade totalmente fechada, sem 
zona de escape, é essencial a precisão na quantidade fornecida de material: uma quantidade 
insuficiente resultará na falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça e um 
excesso de material irá causar sobrecarga na ferramenta causando danos à mesma e ao 
maquinário. 
Como é difícil dimensionar a quantidade exata de material que deve ser fornecida, 
normalmente utiliza-se um pequeno excesso. As matrizes possuem uma zona oca especial para 
recolher o material excedente ao término do preenchimento da cavidade principal. O material 
excedente forma uma faixa estreita (chamada de rebarba) em torno da peça forjada. A rebarba 
exige uma operação posterior de corte (denominada rebarbação) para sua remoção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 - Forjamento em matriz fechada com formação de rebarba 
 
 
A rebarba tem duas funções: 
 
1. Atuar como uma "válvula de segurança" para o excesso de metal na cavidade da matriz, 
assim garante a quantidade de metal suficiente para encher toda a cavidade. 
20 
 
2. Regular o escape do metal, portanto uma rebarba muito fina aumenta muito a resistência 
de escoamento do sistema de maneira que a pressão sobe para valores bem altos, 
garantindo que o metal preencha todos os espaços da cavidade da matriz. 
 
 
5.2.1. Etapas do forjamento em matriz fechada 
 
 Para peças não muito complexas, são aplicadas asseguintes etapas: 
 
1. Corte do blank: Cortar o pedaço do metal em barra no tamanho necessário. Pode ser 
utilizado: serras, disco abrasivo, chama, etc. 
2. Aquecimento: É realizado em fornos a óleo, gás, elétricos, entre outros, a uma 
temperatura adequada para facilitar a deformação 
3. Forjamento intermediário: É realizado somente quando é difícil a conformação em 
uma única etapa 
4. Forjamento final: É realizado na matriz, já com as dimensões finais da peça 
5. Tratamento térmico: É realizado para remover as tensões, homogeneizar a estrutura, 
melhorar a usinabilidade e melhorar as propriedades mecânicas. 
 
 
5.3. OUTROS PROCESSOS DE FORJAMENTO 
 
 Existem processos menos comuns de forjamento que são: o forjamento rotativo e o 
forjamento em cilindros. 
 
5.3.1. Forjamento rotativo 
 
O forjamento rotativo é um processo de redução da área da secção transversal de barras, 
tubos ou fios, feito com a aplicação de golpes radiais repetidos, com o emprego de um ou mais 
pares de matrizes opostas. Por esse processo consegue-se reduzir, por exemplo, tubos a partir 
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de 35 cm de diâmetro e barras a partir de 10 cm de diâmetro aproximadamente. A figura abaixo 
mostra métodos de forjamento rotativo. Em (a), as matrizes são cônicas (estas abrem e fecham 
rapidamente enquanto a peça gira), em (b), as matrizes giram num fuso ao mesmo tempo em os 
roletes, ao redor da periferia da peça, se abrem e se fecham golpeando a peça centenas de vezes 
por minuto. Esse é o processo de forjamento rotativo mais comum. Em (c), o tubo é introduzido 
enquanto a bucha gira continuamente. Pode-se fazer esse procedimento em torno mecânico. 
Forjamento rotativo de tubos é feito objetivando a redução dos diâmetros interno e externo, 
confecção de conicidade em uma extremidade, melhoria da resistência e obtenção de tolerâncias 
mais estreitas. 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 - Método de forjamento rotativo 
 
 
5.3.2. Forjamento em cilindros 
 
 
O forjamento em cilindros é empregado na redução da secção transversal de barras ou 
tarugos e seu processo se dá conforme mostra a figura abaixo. 
A peça passa em cada canelura dos cilindros que, ao girarem, comprimem a peça numa 
das caneluras. O movimento é interrompido, a peça é colocada na canelura seguinte e, os 
cilindros movem-se novamente e assim sucessivamente. 
Este processo é usado para aumentar o comprimento de barras, reduzir o seu diâmetro 
ou modificar sua secção transversal conforme desejado. É um processo simples, com as 
vantagens de ser rápido na conformação preliminar de peças que serão recalcadas ou, forjadas 
em matriz, ou mesmo, para a fabricação de objetos com formas já definidas. 
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Figura 10 - Método de forjamento em cilindros 
 
 
6. TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 
 
6.1. NORMALIZAÇÃO 
 
Tratamento térmico que visa obter granulação mais fina e homogeneização da estrutura 
dos aços que não necessitam de endurecimento. Realizada em fornos com atmosfera controlada. 
 
6.2. RECOZIMENTO 
 
Tratamento térmico que visa restituir ao material suas propriedades normais que foram 
alteradas por um tratamento mecânico ou térmico anterior. 
 
6.3. TÊMPERA 
 
Tratamento térmico de endurecimento, realizado em todos os aços temperáveis. Realiza-
se têmpera com resfriamento em óleo ou em água em fornos com atmosfera controlada e 
protetora. 
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6.4. REVENIDO 
 
Tratamento térmico que visa corrigir certos efeitos da têmpera, quando se manifesta 
uma dureza ou fragilidade excessiva ou quando se receiam tensões internas perigosas. 
Realizado em forno tipo poço com circulação de ar forçada. 
 
7. DEFEITOS DOS PRODUTOS FORJADOS 
 
 
Muitos defeitos podem acontecer no forjamento de metais, pois se trabalha com altas 
temperaturas e sob elevadas cargas de pressão ou impacto. 
Os principais defeitos são: 
 
 Falta de Redução: Preenchimento incompleto do metal na cavidade da ferramenta. 
Ocorre porque o metal não fluiu como planejado na cavidade da matriz e não completou 
a peça, faltando partes da mesma ou porque a força aplicada não foi suficiente para fazer 
isso. Isso altera o formato da peça e acontece quando são usados golpes rápidos e leves 
do martelo; 
 Trincas Superficiais: São rachaduras que aparecem na superfície devido ao excessivo 
trabalho na superfície da peça em temperatura baixa ou por alguma fragilidade a quente; 
 Trincas nas Rebarbas: São rachaduras que aparecem na região das rebarbas após a 
rebarbação (retirada do excesso de metal do forjamento). Aparecem porque o metal 
apresenta impurezas provenientes da fundição ou porque as rebarbas são pequenas. Elas 
se iniciam nas rebarbas e podem penetrar na peça durante a operação de rebarbação; 
 Trincas Internas: São rachaduras que aparecem no interior da peça devido às tensões 
originadas por grandes deformações, elevadas temperaturas de trabalho e impurezas 
presentes no metal; 
 Gota Fria: É uma descontinuidade originadas pela dobra de superfícies, sem a 
ocorrência de soldagem. Ocorre devido à baixa temperatura de forjamento do metal ou 
da baixa temperatura de trabalho da matriz. 
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 Incrustações de óxidos: São causadas pela camada de óxidos que se formam durante o 
aquecimento. Essas incrustações normalmente se desprendem, mas, ocasionalmente, 
podem ficar presas nas peças. 
 Descarbonetação: É a perda de carbono na superfície do aço causada pelo aquecimento 
do metal. 
 Queima: São gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos grãos, formando 
películas de óxidos. Ela é causada pelo aquecimento próximo ao ponto de fusão. 
 
 
8. CONCLUSÃO 
 
 Com base no estudo realizado, pôde-se concluir que o forjamento é um processo de 
manufatura amplamente utilizado e que traz como vantagens a mínima perda de material, menor 
custo de fabricação, maior precisão dimensional e durante a execução do processo é possível 
melhorar as propriedades mecânicas da peça conformada em relação à ductilidade, impacto, 
resistência à fadiga, resistência ao desgaste, etc. 
Este processo é dividido em dois grupos dependendo dos equipamentos de trabalho: 
forjamento por prensagem e forjamento por martelamento. 
O forjamento por prensagem tem o benefício de ser mais econômico e de possuir 
grandes tolerâncias dimensionais se comparado ao forjamento por martelamento. 
Para o sucesso do processo é imprescindível a escolha correta dos equipamentos a serem 
utilizados e também um conhecimento acurado das particularidades sobre o comportamento do 
material que será trabalhado, assim pode-se evitar defeitos e otimizar o processo de forjamento. 
 
 
 
 
 
 
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9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica. 2 ed. São Paulo: McGraw-Hill, 1986. 
FENILI, Cleber Pereira. Avaliação de forjamento a quente, a morno e a frio. Disponível em: 
< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAATWkAG/trabalho-sobre-forjamento?part=2>. 
Acesso em: 15 de Setembro de 2018. 
KRELLING, Anael. Forjamento. Disponível em: 
http://joinville.ifsc.edu.br/~anael.krelling/Tecnologia%20em%20Mecatrônica/PFB64/6%20-
%20Forjamento.pdf. Acesso em: 16 de Setembro de 2018. 
LOURENÇO, Diogo. Processos de Conformação Mecânica. Disponível em: < 
https://pt.scribd.com/doc/54651257/Aulas-6-e-7-Forjamento>. Acesso em: 15 de Setembro de 
2018. 
MIRANDA, Hélio Cordeiro de. Processos de Fabricação. Disponível em: < 
https://kaiohdutra.files.wordpress.com/2012/10/apostilateciii.pdf>. Acesso em: 16 de 
Setembro de 2018. 
MORO, Norberto; AURAS, André Paegle. Conformação Mecânica: generalidades, 
laminação e forjamento. Centro Federalde Educação Tecnológica de Santa Catarina, 
Florianópolis, 2007. 
OLIVEIRA, Edson Bispo de. Forjamento. Disponível em: < 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABUnsAK/pf-forjamento>. Acesso em: 16 de 
Setembro de 2018. 
SAMUEL, Lucas. Forjamento. Disponível em: < 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABmRwAI/forjamento-trabalho?part=2>. Acesso em: 
15 de Setembro de 2018.