Trabalho Extrusao

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Escola Superior de Tecnologia e Educação de Rio Claro
Mantida pela Associação das Escolas Reunidas
Trabalho Processo Extrusão 
Graduação em Engenharia de Produção – Período 6°B
Disciplina: Processos Produtivos I
Prof.ª responsável: 
Emeline Santiago Ferreira
Leonardo Palatin 
Nathan Rosin
Pedro Luiz 
Thiemy Lourenço
Rio Claro 2017
SUMÁRIO
1. Objetivos..................................................................................................................... 02
2. Introdução................................................................................................................... 02
	
3.Tipo de Extrusão.......................................................................................................... 03
	3.1. Extrusão Direta
	3.2. Extrusão Interna ou Inversa
	3.3. Extrusão Hidrostático 
	
4. Aplicaçoesétodos........................................................................................................ 06
	4.1. Setor de Aplicação
5.Linha de Extrusão................................................................................................................ 07 
6.Forças Envolvidas na Extrusao........................................................................................... 08 
	6.1.Desenvolvimento de um perfil de alumínio 
5.Bibliografia.......................................................................................................................... 11 
1. Objetivos:
	Este trabalho tem como objetivo descrever o processo de Extrusão. Processo de Extrusão é um processo no qual modifica-se a geometria/dimensões de um corpo metálico pela sua passagem por uma matriz que lhe confere sua forma e dimensões.
2. Introdução:
	Todo o processo de extrusão ocorre com o metal no estado sólido, nas formas de lingotes proveniente de um processo de fundição inicial ou barras de tarugos provenientes de processos de laminação. A extrusão pode ser a frio ou a quente, sendo que normalmente quando é a quente o processo ocorre com o metal aquecido a uma faixa de temperatura que está diretamente atrelada ao metal e a liga que será extrusado. Pode-se dizer que a temperatura de extrusão para o alumínio, por exemplo, é de 450 a 540 graus Celsius, mas além do alumínio, qualquer material também frágeis podem ser extrudados, é comercialmente comum extrusar os metais cobre, aços carbono e aços inoxidáveis.
3. Tipo de Extrusão.
3.1.Extrusão Direta.
	Trata-se do processo onde a matriz (ferramenta) fica fixa. O tarugo é colocado em um container (camisa) móvel. Os dois (camisa e tarugo) são aproximados e posicionados contra a matriz e um êmbolo (pistão) comprime este tarugo contra a matriz formando o perfil.
3.2. Extrusão Interna ou Inversa.
	Trata-se do processo de extrusão onde a matriz, que é fechada, e o contâiner, estão fixos. O pistão, que dará o aperto no tarugo de alumínio que será extrusado, sempre é móvel, no entanto no processo de extrusão inversa o metal ao invés de escoar pela parte interna da matriz e sair do seu lado posterior, retorna sobre o pistão formando um copo ou um cartucho.
3.3.Extrusão Hidrostático.
	A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um meio fluido que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede e tarugo.
4. Aplicações
Muitas Indústrias produzem utilizando-se do processo de Extrusão, além da Indústria Metalúrgica a Indústria de Alimentos é um bom exemplo disso. Na indústria de Alimentos pode-se encontrar massas de diversos tipos de foram produzidas por extrusão, sem falar em ração para animais domésticos, comida para cães, gatos, peixes e coelhos, dentre muitos outros. Na Indústria de Plásticos, onde um excelente exemplo de produto confeccionado por extrusão, são os Forros de Isolamento Térmico em PVC, muito comuns hoje em dia, bem como perfis para janelas e portas em PVC.
 O processo de extrusão foi iniciado no final do século 19, ou seja, é um processo muito atual. A extrusão do metal chumbo iniciou as pesquisas definitivas referentes ao processo e, durante a segunda guerra mundial, a extrusão foi determinante para a fabricação de equipamentos militares na indústria aeronáutica.
 Basicamente a extrusão consiste em produzir peças com uma de suas três dimensões, demasiadamente aumentada em comparação as outras duas, ou seja, formam-se peças alongadas e com um enorme comprimento, chamadas de barras.
 No ramo da construção civil, o padrão de mercado para esta dimensão (comprimento das barras), normalmente é de seis metros, mas pode ser comercializado em comprimentos diferenciados.
	Quanto as outras duas dimensões (largura e espessura), comercialmente procura-se enquadra-las dentro de medidas inscritas em círculos que variam de 2, 4, 6, 8 ou até mais polegadas de diâmetro. Muitas das peças atualmente produzidas são inferiores a 4 polegadas (+/- 101 mm) de diâmetro, mas existem peças enormes que hoje são produzidas por extrusão.
No caso do metal alumínio, onde este processo de produção é muito conhecido e utilizado para produzir peças para as mais variadas aplicações, o nome do equipamento que produz as peças extrusadas se chama de Extrusora ou Prensa.
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4.1. Setores de Aplicação.
Pelo processo de extrusão pode-se encontrar peças em vários ramos de atividade.
Construção Civil (Portas, Janelas, Aberturas, Tijolos, dentre outras), na Indústria 
Automotiva (Caminhões, Ônibus, Caretinhas, dentre outros), na Indústria 
Moveleira (Mesas, Cadeiras de Praia, Armários, Portas, dentre outros), na Indústria 
Eletroeletrônica (Trocadores de Calor, Fios e Cabos), na Indústria 
Metal-Mecânica (Barras em formatos maciços para a usinagem de peças diversas), na Indústria 
Naval (Estrutura para Barcos, Mastros, etc.), na Indústria 
Aeronáutica (peças de avião, suporte de poltronas, etc.), na Indústria 
O grande segredo da extrusão está no correto desenvolvimento da matriz (ferramenta) que será utilizada para realizar o desenvolvimento do perfil extrusado. Normalmente são feitas de aço ligado, e para trabalho a quente do tipo aço ferramenta H13, temperado, revenido (46/48 Rc) e perfeitamente polido. 
Além disso, pode receber tratamento superficial de Nitretação Gasosa ou deposição de camadas protetivas como Nitretos de Titâneo e Oxido de Alumínio, para reduzir o atrito que se dá entre a metal base da matriz (aço) e o metal que será extrusado (alumínio, por exemplo).
Com isso acrescenta-se uma maior vida útil a uma matriz e pode-se produzir mais peças com a mesma matriz sem que ela venha a se desgastar e se inutilizar.
 Inúmeras possibilidades de perfis podem ser confeccionadas pelo processo de extrusão, hoje se diz que esta possibilidade chega a ser ilimitada.
5.Linha de Extrusão.
Uma linha de extrusão é composta principalmente por uma prensa Extrusora que é um equipamento hidráulico, normalmente posicionado na horizontal, acompanhado de um forno de aquecimento de tarugos, forno de aquecimento de matrizes, mesa de extrusão, mesa de estiramento, mesa de corte, carrinhos de armazenamento, forno de tratamento térmico e máquina embaladora, além disso acompanham também, diversos sistemas de controle de pressão, controle de temperatura, controle de processo e computadores, que proporcionam controles a toda a linha produtiva.
Tudo com pouca ou muita automatização de processos, já que existem linhas onde a influência humana está muito presente em todas as etapas produtivas, isso ocorre quando as peças produzidas possuem geometrias pequenas e os tarugos acompanham esta tendência, ou seja, são pequenos. Existem linhas produtivas que sequer um ser humano se faz presente, pois tratam-se de linhas onde são fabricadas peças grandes e utilizam tarugos pesados.
Além da Extrusora, o forno de aquecimento de matrizes, local onde são armazenas as matrizes (ferramentas) para serem aquecidas e poderem entrar em trabalhoprodutivo, se faz necessário. Seu dimensionamento está diretamente ligado a quantidade de tipos diferentes de matrizes e perfis extrusado que se deseja produzir em um dado tempo de trabalho.
O forno de aquecimento de tarugos é um equipamento que serve para aquecer o tarugo de metal, antes de ser extrusado, facilitando assim o processo e aliviando os esforços para que a extrusão ocorra, no caso de a extrusão ser a quente. Ele pode ser aquecido a Gás GLP, Gás Natural, Óleo Diesel ou eletricamente (indução ou resistências), onde o fator determinante para a escolha de qual sistema a adotar é o custo energético envolvido, deve ter um tamanho que seja suficiente para aquecer o material, deixa-lo em condições de ser extrusado, sem que ocorra a oxidação excessiva tanto externa como interna do metal
6.Forças Envolvidas na Extrusão.
Ao comprimir um tarugo, duas Forças são geradas, a Força de Atrito, que é aquela gerada entre o tarugo e as paredes internas do container (camisa) e a Força de Cisalhamento, que é aquela necessária para deformar o tarugo e fazê-lo passar pela matriz.
A força de cisalhamento é função da temperatura, pois quanto maior for a temperatura, menor será a força de cisalhamento. Quanto menor for a temperatura mais força será necessária para cisalhar o metal, mais sofrerá a prensa e a matriz, no entanto, melhor serão as características do metal.
Deve-se tentar trabalhar com o metal a uma temperatura mais baixa possível, para que não ocorram oxidações superficiais dos tarugos, oxidações internas no metal, imperfeições devido a estas oxidações, desgaste e amolecimento da matriz.
No caso de haver um aquecimento indesejado devido ao atrito e a compressão contra a matriz, pode ocorrer o esfarelamento do metal. Quanto maior for a velocidade de extrusão, maior será a produção, no entanto, mais violenta será a deformação e o atrito resultante, por consequência haverá um aumento da temperatura do sistema. Todas estas variáveis devem ser periodicamente controladas para um melhor acabamento dos perfis e um melhor resultado no processo.
O comprimento do tarugo também é uma variável importante, já que quanto maior for o tarugo, maior será a força necessária para vencer o atrito entre a superfície do mesmo e a superfície interna da camisa (container). A liga do metal é outra variável determinante, pois quanto mais ligada ela for (mais dura), maior será a força de cisalhamento que deverá ser vencida e por consequência menor deverá ser o tarugo.  Abaixo será apresentada uma tabela que compara a extrudabilidade de ligas de alumínio, tomando como base de 100% a liga ABNT 6063.
	Liga
	Extrudabilidade (%)
	Liga
	Extrudabilidade (%)
	1350
	160
	2011
	35
	1060
	135
	5086
	25
	1110
	135
	2014
	20
	3003
	120
	5083
	20
	6063
	100
	2024
	15
	6061
	60
	7075
	09
6.1.Desenvolvimento de um perfil de alumínio 
Com a correta compreensão da aplicação do perfil desejado, sendo que muitas vezes alguns perfis encaixam-se uns sobre os outros, o matrizeiro confecciona um desenho técnico do perfil a ser produzido. A informação de aplicação de um dado perfil e suas características técnicas deve ser fornecida pelo cliente.
 Este desenho pode ser feito partindo-se de uma amostra física ou uns croquis com medidas. Antigamente o desenho era confeccionado manualmente sob um papel com nanquim, como numa planta baixa predial, com o advento da informática, esta técnica perdeu a sua agilidade, pois existem softwares modernos tipo CAD/CAM que constroem gráficos proporcionando agilidade, ganho de tempo, redução de custos, maior qualidade e acabamento do desenho, possibilidade de alterações imediatas localizadas e segurança técnica, já que simulações podem ser realizadas diretamente no computador, antes mesmo de nascer fisicamente a matriz ou o perfil de alumínio.
Um desenho técnico deve possui todas as medidas necessárias para a confecção de um perfil extrusado, bem como, as tolerâncias dimensionais aceitáveis, sejam elas oriundas de Norma Técnica, ou impostas pelo próprio cliente, marcação de onde a superfície é visível, com ampliações em desenhos auxiliares, se for necessário.
O desenho ainda deve apresentar a liga (no caso de metais), a dureza ou outra característica mecânica importante do perfil, do metal, da matriz, o tratamento térmico, a última alteração sofrida e o responsável pela sua elaboração, bem como a identificação do perfil, nome e número.
Quanto mais informação relevante for anexada no desenho técnico de um perfil extrusado e de sua matriz, melhor será o resultado obtido, já que se considera o desenho técnico o "planejamento do projeto" de um determinado perfil.
Após a conclusão do desenho técnico do perfil e a sua aprovação pelo cliente, inicia-se a fabricação da matriz. O primeiro passo é a confecção de um eletrodo que pode ser de cobre ou grafite. Este eletrodo possuirá um sobre metal característico para que quando o perfil seja estirado pelo processo de estiramento, na mesa de extrusão, as medidas do perfil sejam garantidas e o perfil fique dentro do especificado pelo desenho técnico quanto as tolerâncias dimensionais. O eletrodo será utilizado pelo processo de eletro-erosão por penetração no aço, para a confecção da matriz
Paralelamente ao passo anterior, trabalha-se um bloco de aço para deixá-lo nas condições ideais de receber o eletrodo que realizará a eletro-erosão, usinando-o em tornos, fresas e plainas, tratando-o termicamente para atingir as características básicas de resistência mecânica desejada.
Em alguns casos pode-se aplicar além da eletro-erosão por penetração, também a eletro-erosão a fio, ambas têm a função de erodir o bloco de aço para gerar as cavidades por onde o metal irá fluir, dentro da matriz, originando o perfil desejado. Após a eletro erosão, realiza-se o polimento e a interação da matriz, deixando-a aptar a ser trabalhada.
Após a conclusão da matriz de extrusão, leva-se a mesma para a prensa extrusora e realiza-se a extrusão do perfil, analisando-se completamente todos os parâmetros produtivos básicos envolvidos, tais como, pressões, forças, tempos, temperaturas, produção, tolerâncias dimensionais e acabamento do perfil que foi produzido, estado final da matriz e tratamento térmico do próprio perfil de alumínio, inspecionando-os completamente e conferindo-os com os desenhos técnicos para liberá-lo e entrar em produção seriada. 
6. Bibliografia.
Realize eventos científicos & editora Enect. Disponível em:
http//editorarealize.com.br/revistas/enect/trabalhos. Acesso em 06/Nov/2013
Ebah A rede social para o compartilhamento acadêmico. Disponível em:
 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgD0IAJ/sabonete. Acesso em 06/Nov/2013
Loja do Peter Paiva. Disponível em:
http://www.lojapeterpaiva.com.br/index.php?route=product/product&path=62_111&product_id=397. Acesso em 06/Nov/2013
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