Aula 03 Trefilação

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Trefilação
Professor Eng◦ Valdanes Paludo
CONCEITOS INICIAIS DA TREFILAÇÃO
 A trefilação é um processo de conformação plástica que se realiza pela
operação de conduzir um fio (ou barra ou tubo) através de uma
ferramenta (fieira), que contem um furo em seu centro, por onde passa
o fio.
 Esse furo tem o diâmetro decrescente, e apresenta um perfil na forma
de funil curvo ou cônico.
Processo produtivo
 A passagem do fio pela fieira provoca a redução de sua seção bem,
como a operação é realizada a frio, ocorre o encruamento com
alteração das propriedades mecânicas do material do fio.
 Esta alteração se da no sentido da redução da ductilidade e aumento
da resistência mecânica.
 Portanto, o processo de trefilação é um trabalho de deformação
mecânica realizado a frio.
Melhoria do produto
 O tratamento térmico de recozimento pode conferir a ductilidade
necessária ao processo ou ao atendimento de requisitos finais de
propriedades mecânicas especificas para o uso do produto trefilado.
 A matéria-prima para o processo de trefilação é um produto na forma
de arame (ou barra ou tubo) obtido pelo processo de extrusão (para
metais não-ferrosos) ou pelo processo de laminação (para metais
ferrosos e não-ferrosos).
MECÂNICA DA TREFILAÇÃO
 Os esforços preponderantes na deformação são esforços de
compressão exercidos pelas paredes do furo da ferramenta sobre o fio,
quando de sua passagem, por efeito de um esforço de tração aplicado
na direção axial do fio e de origem externa.
 Como o esforço externo e de tração, e o esforço que provoca a
deformação e de compressão, o processo de trefilação e classificado
como um processo de compressão indireta.
 Representação da passagem do fio pela fieira e dos esforços atuantes
MÁQUINAS DE TREFILAÇÃO
 As maquinas de trefilar podem ser classificadas segundo dois tipos:
 Máquina de trefilar sem deslizamento e;
 Máquina de trefilar com deslizamento.
Máquina de trefilar sem deslizamento
 A maquina de trefilar sem deslizamento contém um sistema de tração
do fio, para conduzi-lo através do furo da fieira, constituído de um anel
tirante que primeiro acumula o fio trefilado para depois permitir o seu
movimento em direção a uma segunda fieira.
 O fio passa tracionado por um segundo anel tirante que também
acumula fio trefilado.
 O processo prossegue de igual modo para as fieiras seguintes nos
tradicionais sistemas de trefilação múltiplos e contínuos, com diversas
fieiras em linha na mesma máquina.
 Esquema da maquina de trefilar sem deslizamento com duas fieiras
Aumento de comprimento do fio
 Após a passagem por cada fieira, as velocidades dos anéis são
diferentes e de valor crescente, para a compensação desse aumento
de comprimento.
 Essas diferenças de velocidade nem sempre são facilmente atingidas
com precisão, o que torna necessário a acumulação do fio nos anéis
para atuar como reserva de fio;
 Se os anéis seguintes atuarem a uma velocidade maior, até o reajuste
necessário para manter novamente a proporção ideal entre as
velocidades dos anéis.
 Se a quantidade do fio acumulado num anel for aumentando, deve-se
reduzir a velocidade desse anel ou aumentar a velocidade do anel
seguinte.
Máquinas de trefilar com deslizamento
 Para a trefilação de fios metálicos de pequenos diâmetros, as
maquinas com deslizamento são as mais utilizadas.
 Essas maquinas tem o seguinte principio de funcionamento:
 a) O fio parte de uma bobina, num recipiente denominado
desbobinadeira, passa por uma roldana e se dirige alinhado a primeira
fieira;
 b) Na saída da fieira, o fio é tracionado por um anel tirante, no qual ele
da certo número de voltas, em forma de hélice cilíndrica de passo igual
ao diâmetro do fio, de tal modo que no inicio da hélice o fio fique
alinhado com a primeira fieira e no fim da hélice com a segunda fieira;
 c) O número de voltas ou espirais de fio no anel depende da força de
atrito necessária para tracionar o fio através da primeira fieira; o
movimento do fio na forma de hélice provoca o seu deslizamento
lateral no anel;
 d) O segundo anel faz o fio passar pela segunda fieira, porém girando
a uma velocidade maior do que a do primeiro anel, para compensar o
aumento do comprimento do fio;
 e) O sistema prossegue dessa forma para as demais fieiras e anéis.
 Esquema da maquina de trefilar com deslizamento com duas fieiras
Produto final
 O deslizamento lateral ou tangencial do fio sobre o anel provoca o seu
gradativo desgaste, exigindo uma operação periódica de retificação, de
modo a manter a relação estabelecida entre as velocidades do
conjunto de anéis.
 Os anéis são fabricados em aço não temperado, mas com um
revestimento de metal-duro ou metal cerâmico, o material cerâmico e
particularmente usado quando se trefila fios capilares.
Observação quanto ao desgaste da fieira
 Um problema importante da trefilação é a necessidade de manter
uniforme a ação de desgaste da fieira.
 Essa uniformidade pode ser mantida criando-se um movimento rotativo
relativo entre a fieira e o fio.
 O fio, quando sai da bobina inicial, no entanto, possui um movimento
rotatório ao redor de seu próprio eixo, o que por si só resolve o
problema de desgaste não-uniforme nas maquinas com ou sem
deslizamento.
 Se um movimento rotatório não for suficiente, porém, deve-se
providenciar um acionamento junto a fieira para faze-la girar ao redor
de seu eixo.
Sistemas de lubrificação
 As máquinas de trefilar podem ser classificadas também de acordo
com o sistema de lubrificação em:
 • Máquinas com sistema de imersão, em que a fieira e os anéis
permanecem imersos no liquido refrigerante e lubrificante;
 • Máquinas com sistema de aspersão, em que a fieira recebe um jato
de liquido refrigerante e lubrificante.
Máquinas para os diversos produtos
 As maquinas de trefilar são ainda classificadas segundo o diâmetro dos
produtos trefilados em:
 • para barras redondas (com diâmetro superior a 5 mm);
 • para fios grossos (com diâmetro entre 5 a 2 mm);
 • para fios médios (com diâmetros menores de 2 mm ate 0,50 mm);
 • para fios finos (com diâmetros menores de 0,50 ate 0,15 mm);
 • para fios capilares (com diâmetros inferiores a 0,15 mm).
As maquinas de trefilar barras
 São robustas e permitem grandes reduções de seções (maior que
70%).
 Tais maquinas possuem algumas poucas fieiras (três ou quatro) e
podem ser do tipo sem deslizamento; as forças de trefilação atingem o
nível de toneladas (3 ou mais) e as velocidades de trefilação são da
ordem de 2 m/s.
 As maquinas de trefilar fios grossos apresentam comumente anéis
tirantes individualizados, mas trabalham a velocidades maiores e
podem ter conjugado um forno de recozimento continuo, após a ultima
etapa de trefilação e antes do bobinamento.
As maquinas de trefilar fios médios e 
finos
 São sempre do tipo com deslizamento, dotadas de quatro cones com
quatro ou cinco anéis cada.
 Cada anel corresponde a uma fieira, e o fio passa por ela tanto no
sentido da saída como no da entrada do anel.
 O número de fieiras é da ordem de vinte e o cálculo da serie de fieiras
deve levar em consideração a redução por fieira que se relaciona a
velocidade relativa dos anéis, o desgaste e a tolerância do furo da
fieira.
As maquinas de trefilar fios capilares
 Fios com diâmetros inferiores a 150 micra, apresentam algumas
particularidades em função dos cuidados exigidos por um produto tal,
de dimensão reduzida e de manipulação difícil.
 Os sistemas mecânicos de acionamento dos anéis e de movimentação
dos carreteis devem ter elevada precisão e também estar praticamenteisentos de vibrações mecânicas.
 A tensão de bobinamento deve ser controlada a parte, não devendo ser
confundida com a tensão de trefilação necessária a passagem pela
última fieira.
Instalações complementares
 As instalações fabris de trefilação apresentam um conjunto de
maquinas e equipamentos auxiliares que depende do tipo de produto a
ser fabricado no que diz respeito as dimensões e propriedades do fio e
a natureza do material a ser trefilado.
 Essas maquinas e equipamentos são:
 Máquinas de afinar a ponta do fio, máquinas de soldagem topo-a-topo,
maquinas de alimentação continua, equipamentos de decapagem,
equipamentos de tratamento térmico de recozimento e equipamentos
para revestimento dos fios com materiais plásticos ou metálicos.
FERRAMENTAS DE TREFILAÇÃO
 A qualidade e o custo do produto da trefilação, barras ou fios,
dependem muito da natureza da fieira.
 A fieira, ou ferramenta de trefilar, é constituída de quatro regiões
distintas, ao longo do furo interno.
Produção
 O cone de entrada tem a finalidade de guiar o fio em direção ao cone
de trabalho e permitir que o lubrificante acompanhe o fio e contribua
para a redução do atrito entre as superfícies do fio e do cone de
trabalho.
 No cone de trabalho ocorre a redução, sendo, portanto, a região onde
e aplicado o esforço de compressão e onde o atrito deve ser
minimizado para reduzir, também ao mínimo, o desgaste da fieira.
 No cilindro de calibração ocorre o ajuste do diâmetro do fio:
 Objeto de controle o comprimento, ou melhor, a altura desse cilindro,
pois, quando essa altura é pequena, facilita as operações de retificação
das fieiras gastas para a obtenção de uma fieira de diâmetro final
maior.
 O cone de saída deve proporcionar uma saída livre do fio sem causar
danos nas superfícies da fieira e do fio.
Materiais usados para a fabricação da 
ferramenta de trefilar
 São exigidas as seguintes características:
 • permitir a trefilação de grande quantidade de fios sem que ocorra um
desgaste acentuado da fieira;
 • permitir a trefilação a altas velocidades para produzir elevadas
quantidades por unidade de tempo;
 • permitir a adoção de elevadas reduções de seção;
 • conferir calibração constante do diâmetro do fio;
 • conferir longa vida a ferramenta, sem necessidade de paradas da
maquina de trefilar para controle de dimensões e substituição da
ferramenta;
 • permitir a obtenção de superfície lisa e brilhante no fio durante longo
período de uso.
Os materiais comumente empregados para os 
fios são
 • diamante, para fios de diâmetro até ou menor que 2 mm;
 • metal-duro, para fios de diâmetro maior que 2 mm.