Aula 05 Forjamento

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Forjamento
Professor Eng◦ Valdanês Paludo
CONCEITOS INICIAIS
 Forjamento é o processo de conformação por meio do qual se obtém a
forma desejada da peça por martelamento ou aplicação gradativa de
uma pressão.
 A maioria das operações de forjamento e efetuada a quente, embora
certos metais possam ser forjados a frio.
Equipamentos de forjamento
 Existem duas classes principais de equipamentos de forjamento:
 Os martelos e as prensas;
 Os martelos provocam deformação do metal por impacto e as prensas
submetem o metal a uma força de compressão em baixa velocidade.
 O processo de forjamento subdivide-se em duas categorias:
 Forjamento livre, ou em matriz aberta,
 E forjamento em matriz fechada, conhecido apenas como forjamento
em matriz.
Processo de forjamento
 No processo de forjamento livre o material é deformado entre
ferramentas planas ou de formato simples.
 O processo de deformação e efetuado por compressão direta e o
material escoa no sentido perpendicular a direção de aplicação da
forca.
 Esse processo é usado geralmente para grandes peças, ou quando o
número a ser produzido é pequeno não compensando a confecção de
matrizes caras.
 Frequentemente o forjamento livre é usado para pré-conformar a peça
para forjamento em matriz.
Forjamento
 O material é deformado entre duas metades de matrizes, que fornecem
a forma desejada a peça.
 A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada e,
assim, se obtém peças forjadas com tolerâncias dimensionais mais
estreitas.
 É necessário um grande volume de produção de peças para justificar
as matrizes de elevado custo.
 É importante, nesse processo, utilizar material em quantidade
suficiente de modo que a cavidade da matriz seja completamente
preenchida.
 Como é difícil determinar exatamente essa quantidade, costuma-se
trabalhar com um ligeiro excesso.
 Ao final do processo de forjamento, o excesso de material sai da
cavidade da matriz.
Forjamento convencional
 Um processo convencional de forjamento é composto por uma serie de
passos típicos:
 Corte,
 Aquecimento,
 Forjamento livre
 E forjamento em matriz (em uma única etapa ou em mais),
 Rebarbação e tratamento térmico.
 O forjamento pode dar a forma desejada a peça e melhorar as
propriedades mecânicas do metal.
Materiais forjados
 Diversos metais e ligas metálicas podem ser forjados, tais como: aços-
carbono, aços-liga, aços para ferramentas, aços inoxidáveis, ligas de
alumínio, ligas de cobre e ligas de titânio.
 As principais formas iniciais para o forjamento são o metal fundido e o
metal laminado.
 O metal laminado é mais indicado do que o fundido, pois possui
estrutura mais homogênea.
MÁQUINAS DE FORJAMENTO
 Martelos e prensas de forjamento:
 Nos martelos, a força é provocada por um peso cadente, ou martelo.
 O impacto provoca deformação do metal a uma alta velocidade e essa
deformação ocorre primeiramente nas camadas superficiais da peca.
 Essas maquinas são energeticamente limitadas, pois a deformação
resulta da dissipação da energia cinética do martelo.
Existem três tipos de martelos de forjamento:
 • martelo de queda livre;
 • martelo de dupla-ação;
 • martelo de contra-golpe.
Peças produzidas
 Com o martelo de forjamento, podem ser forjadas grandes variedades
de formas e tamanhos de peça.
 E possível girar a peça entre golpes sucessivos, coloca-la em
diferentes cavidades e cortar a forma final com pequenas perdas de
material.
 Normalmente uma peça é forjada com varias pancadas repetidas.
 Um martelo de forjamento, dependendo de seu tamanho e capacidade,
pode aplicar de 60 a 150 pancadas por minuto.
As prensas de forjamento
 Submetem o metal a uma forca de compressão a baixa
velocidade.
 A pressão aumenta quando o material esta sendo
deformado e isso provoca uma penetração maior da zona
deformada na peca.
São três tipos de prensas usadas em 
forjamento
 Prensas hidráulicas;
 Prensas mecânicas (excêntricas e de fricção);
 E prensas recalcadoras.
Martelo de queda livre
 Este equipamento consiste de uma base que suporta colunas, nas
quais são inseridos as guias do suporte da ferramenta e o sistema para
a elevação da massa cadente até a altura desejada.
 O mecanismo de elevação e geralmente acionado por um pedal, de
maneira a deixar livres as mãos do operador para a manipulação da
peça.
 A massa cadente e elevada mediante a pressão exercida por ar
comprimido em um pistão;
 O processo oferece a vantagem de maior velocidade e maior
rendimento.
Martelo de dupla ação
 Diferenciam-se dos martelos de queda livre pelo sistema de
levantamento e queda da massa cadente.
 Neste caso a energia é fornecida não somente pelo peso da massa,
causada por um acionamento pneumático ou hidráulico.
 Os martelos de dupla-ação são preferidos aos martelos de queda livre
quando se trata do forjamento em matriz.
Processos de funcionamento
 Neste equipamento, a massa cadente e conectada a um pistão contido
em um cilindro no topo do martelo.
 O pistão e 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, e possível variar a intensidade de cada golpe.
 A forca exercida pelo pistão pode chegar a vinte vezes o peso da
massa cadente.
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 a superior por meio de cabos.
Os martelos de contragolpe apresentam 
algumas vantagens em relação aos outros
 Maior rendimento, pois o trabalho é absorvido entre duas massas que
se chocam e muito pouco dele é transmitido as fundações;
 Resultando em menor vibração transmitida ao solo e a própria peça;
 E maior velocidade de acionamento, do que a correspondente de um
martelo de queda livre de mesma capacidade.
Os martelos de contragolpe apresentam 
algumas desvantagens em relação aos outros
 Maior desalinhamento entre as partes superior e inferior da matriz;
 Necessidade da forca de forjamento estar localizada no meio da matriz
para evitar grandes atritos entre as massas e as guias;
 Impossibilidade de manipulação da peca durante o movimento, pois, ao
contrário do martelamento simples, onde o operador pode virar a peça
durante os vários golpes do martelo, aqui ambas (massas e guias)
encontram-se em movimento;
 E maiores despesas de manutenção.
Prensas para forjamento
 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.
 Esse equipamento é de força restrita: sua capacidade de executar uma
operação de forjamento é limitada pela sua máxima capacidade de
carga.
As prensas mecânicas excêntricas
 São muito usadas para forjar peças de tamanhos médios e pequenos,
devido a facilidade de manuseio e ao baixo custo de operação.
 A aplicação de força sobre o material e comandada por um excêntrico,
sendo, por isso, essa maquina conhecida como de curso limitado.
As prensas de fricção
 Possuem dois pratos de fricção unidos axialmente a uma arvore.
 O sentido de rotação da arvore pode ser invertido de modo que a rosca
sem-fim possa subir e descer.
 A descida da massa giratória desenvolve uma notável energia cinética
quee usada para executar o trabalho de conformação.
 Essas maquinas são indicadas para cunhar moedas, medalhas e
objetos similares, em aço ou em metais duros.
 Velocidades mais comuns em maquinas de forjamento
Materiais forjados
 Os materiais mais utilizados para matrizes de forjamento são aços-liga
e metal duro.
 Para conformação de metais não ferrosos leves (alumínio e suas ligas),
os aços cromo-níquel e cromo-níquel-molibdenio são preferidos pela
sua alta tenacidade.
 Para a conformação do aço, os aços ligados ao tungstênio são os mais
utilizados devido a sua elevada resistência a quente.
Forjamento em matriz aberta
 É o processo em que o material sofre conformação por compressão em
matrizes planas, ou geometricamente simples, e escoa na direção das
superfícies.
 Esse processo e comumente aplicado a barras limitadas totalmente
aquecidas ou aquecidas somente na extremidade.
As operações básicas do forjamento livre 
são
 Recalque, estiramento e alargamento.
 No recalque o material escoa no sentido transversal da peça.
 Na operação de estiramento, devido as pancadas sucessivas, o
material escoa na direção do eixo da peça, alongando-a.
 Ocorre, contudo, simultaneamente, uma expansão perpendicular ao
eixo, ou seja, um alargamento.
 Um exemplo típico de estiramento e a transformação de uma barra de
secção redonda em barra de seção hexagonal ou quadrada.
Operações de forjamento livre são
 Furacão, dobramento, fendilhamento, ampliação, corte e rebaixamento.
 No fendilhamento; o material aquecido é separado por meio de um
mandril de furacão.
 Depois que a ferramenta é impelida até a metade da peça, esta é
virada para ser fendilhada ao lado oposto.
 A expansão é uma operação usada geralmente após o fendilhamento,
servindo para alargar a fenda.
 A operação de corte é usada para remover o material excedente por
cisalhamento.
 Operações de forjamento em matriz aberta: (a) fendilhamento, (b) 
expansão e (c) corte.