Aula 07 Cálculos de forjamento

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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA III
Eng° Marcos Santos – Esp.
Recife/PE, Agosto de 2015
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POR QUE FORJAR?
Usinado x Forjado
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MUSASHI
Principais clientes:
Localização : Igarassu - PE
Funcionários : 1200 diretos
Produção média : 2.700.000 peças / mês
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FORJAMENTO - APLICAÇÃO 
Ao lado, prensa Komatsu de 800Toneladas com sistema de amortecimento hidráulico de forjamento destinado a conformação de forjados de precisão extra (como dentes de engrenagens cônicas de dentes retos)
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À esquerda: 
Fases de forjamento de uma engrenagem cônica de dentes retos 
(da esq. para dir.):
 Billet
 Yobi
 Peça com dentes formados
 Peça com furo estampado a quente
À direita: Foto do fojamento de engrenagens cônicas de dentes retos.
(Na foto, um billet prestes a virar yobi e uma peça pronta para ter o furo estampado a quente) 
FORJAMENTO - APLICAÇÃO 
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Estratégias: Por que forjar um material???
Na usinagem há perdas 74% em volume do material, já na conformação por forjamento as perdas são de 6% em volume.
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Sem atrito
Com atrito
Forjamento em Matriz Aberta
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Forjamento em Matriz Aberta
 Linhas de fluxo de grãos num cilindro de aço sólido em temperaturas elevadas. 
Note-se a deformação não homogênea e altamente embarrigada.
 A forma diferente da secção inferior da amostra (em comparação com a parte superior) é resultado de amostras quentes que descansam e esfriam na parte inferior, antes da deformação prosseguir. 
A superfície de fundo foi resfriada; Assim, apresenta uma maior resistência e, portanto, se deforma menos do que a superfície de topo.
Fonte: J. A. Schey et al., IIT Research Institute. 
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Força no forjamento livre
DT= P.dh - Trabalho elementar
R = P/A – Resistencia a deformação
Vc ~ cte na deformação
onde:
P = Força de forjamento em Kgf
V = Volume do corpo em mm3
R = Resistência real à deformação em Kgf/mm2
h0 = Altura inicial do corpo em mm
h1 = Altura final do corpo em mm
h = h0 - h1 
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Outra Fórmula para Força de Forjamento
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Outra Fórmula para Força de Forjamento
Critérios
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Outra Fórmula para Força de Forjamento
Critérios
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Outra Fórmula para Força de Forjamento
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Força de Forjamento
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Força de Forjamento com coeficiente de atrito
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Força de Forjamento com coeficiente de atrito
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Fig. 2.6- Tensão de escoamentos vs. Deformação verdadeira a temperatura ambiente para vários metais
Força de Forjamento com coeficiente de atrito
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FORJAMENTO COM DEFORMAÇÃO PLANA
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Deformação verdadeira
Pressão mínima
Pressão máxima
FORJAMENTO COM DEFORMAÇÃO PLANA
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Compressão em deformação plana é conduzida num bloco de metal a qual a tensão de escoamento é 26 ksi. A largura do bloco é de 8 in enquanto que a altura é de 1 in. Assumindo que o coef. de atrito médio em cada interface é 0,1 estime : 
a pressão mínima no início do fluxo plástico; 
b) a pressão máxima no início do fluxo plástico; 
c) A pressão média no início do fluxo plástico; 
d)A força para forjar o metal. Dado: W= 10 in.
FORJAMENTO COM DEFORMAÇÃO PLANA
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FORJAMENTO COM DEFORMAÇÃO PLANA
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FORJAMENTO COM DEFORMAÇÃO PLANA
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FORJAMENTO AXIMÉTRICO
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Deformação verdadeira
Pressão mínima/máxima
FORJAMENTO AXIMÉTRICO
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Um cilindro de latão com 20 mm de diâmetro e 30 mm de altura é comprimido, entre pratos de maior extensão que a peça sem atrito, numa prensa hidráulica com uma velocidade constante v=40 mm/s até ser obtida uma altura final igual a 8 mm. 
a) Calcule o valor da força de compressão no instante correspondente ao final da operação. 
Admita que a operação de compressão se realiza a frio; 
b) Determine a quantidade de energia a fornecer pela prensa para se realizar a totalidade da operação de compressão;
 c) Apresente uma estimativa do valor da potência que é exigida à prensa hidráulica no instante final da operação; Informações adicionais relativas ao latão: *Curva tensão x deformação a frio (25°C):
FORJAMENTO AXIMÉTRICO
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Um disco sólido de 4 in de diâmetro e 1 in de altura está sendo comprimido. Se a tensão de escoamento para esse material é 50 ksi, estime a força necessária para iniciar o fluxo plástico para: a) µ=0,2; b) µ=0,577 ou seja, aderência total ou emperramento (sticking fricction).
FORJAMENTO AXIMÉTRICO
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FORJAMENTO AXIMÉTRICO
Solução:
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