Processos de Conformação: Trefilação e Extrusão

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SOLDAGEM E CONFORMAÇÃO 
AULA 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Pablo Deivid Valle 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Nesta aula o objetivo é conhecer dois processos de conformação que, 
em sequência, extrusão e trefilação, são responsáveis pela fabricação dos fios 
metálicos que utilizamos no dia a dia para a transmissão de energia e dados. 
Além de fios metálicos tradicionais, a trefilação é utilizada também para 
obtenção de arames de grades e outras aplicações industriais. A extrusão é 
utilizada para obtenção de barras sólidas ou tubos nos mais diversos perfis, 
todavia, o mais comum é a barra sólida ou o tubo estrutural. 
A seguir, as respectivas definições e aspectos tecnológicos de cada 
processo. 
Definição de trefilação: consiste na tração de um fio (barra/tubo) de 
secção circular por através de uma ferramenta denominada fieira, de formato 
externo cilíndrico, contendo um furo central de diâmetro decrescente (funil 
curvo ou cônico). 
Figura 1 – Exemplo de trefilação de fios 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
 Na passagem através da fieira, ocorre a redução da secção transversal 
do fio, com a ação de compressão das paredes. Normalmente, é um processo 
a frio, causando encruamento. Como resultado, aumenta-se a resistência 
mecânica do fio e diminui-se a sua ductilidade. 
 
 
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 Definição de extrusão: 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 finais. Os produtos permanecem com 
dimensões limitadas ao volume do tarugo de partida. 
Figura 2 – Exemplo extrusão de barras 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
O produto da extrusão são geralmente barras estruturais ou tubos, com 
comprimento de até 6m. 
Suponha que você é Engenheiro de Produção na empresa Fios e Cabos 
e, nesse contexto, seu diretor solicitou um estudo do passo a passo do 
processo de obtenção dos fios que constituem o cabo de internet RJ-45, aquele 
conectado aos computadores na cor azul. Quer dizer, a tarefa é detalhar todas 
as etapas de transformação do metal até a obtenção do fino fio de cobre que é 
utilizado para a transmissão de dados. Isto é, a compreensão completa do 
processo de trefilação de fios, desde a matéria-prima, geralmente um tarugo, 
até o fio bobinado e pronto para a aplicação. Vamos lá? 
Figura 3 – Cabo de rede blindado 
 
Fonte: Win Cabos, s.d. 
 
 
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TEMA 1 – TREFILAÇÃO DE FIOS 
 A trefilação é o processo tradicional de conformação utilizado para 
obtenção de fios e, desse modo, amplamente difundido nas indústrias. Em 
caso de grandes reduções, pode ser necessário intercalar operações de 
recozimento entre as diversas passagens. As propriedades mecânicas do 
produto são controladas pela intensidade do encruamento final. 
A matéria-prima é um arame (barra/tubo) obtido por extrusão (ferrosos) 
ou laminação (não ferrosos). Abaixo encontra-se o fio máquina, matéria-prima 
da trefilação. Este fio máquina ou arame é obtido previamente por extrusão. 
Figura 4 – Fio máquina 
 
Fonte: Shutterstock. 
Após fio máquina passar pela fieira, naturalmente, ocorre um aumento 
do comprimento do mesmo. O fio geralmente é enrolado, na sequência, numa 
bobina e pode estar na qualidade natural ou revestido por algum isolante. A 
seguir exemplo de fio sendo trefilado. 
Figura 5 – Máquina de trefiar e as fieiras 
 
Fonte: Shutterstock. 
 
 
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 Assim sendo, a produção do fio ocorre por intermédio da redução da 
secção transversal do arame de partida chamado fio máquina, ou seja, em 
passes sucessivos o arame vai afinando e, desse modo, transformando-se no 
fio com a bitola especificada. A seguir apresenta-se a fieira com o ângulo de 
entrada, o ângulo de trefilação que proporciona a redução do fio, a zona 
cilíndrica que calibra o diâmetro final do fio e, por fim, o ângulo de saída que 
alivia a tensão do fio. 
Figura 6 – A fieira 
 
Fonte: Cimm, s.d. 
Nesse contexto, existem dois tipos de máquinas trefiladoras. Essas 
máquinas são conjuntos de fieiras que acarretam reduções cumulativas do fio 
até o diâmetro final determinado. 
1.1 Primeiro tipo: máquina de trefilação sem deslizamento 
O fio acumula nos anéis, de forma que se controla o estoque de fio em 
cada um para balancear as velocidades, mantendo o fio tracionado. Abaixo 
verifica-se a sequência de trefilação sem deslizamento. 
Figura 7 – Trefilação Sem Deslizamento 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
 
 
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1.2 Segundo tipo: máquina de trefilação com deslizamento 
O fio desliza ao longo do eixo vertical nas espirais formadas nos anéis, 
que têm velocidades controladas para manter o tensionamento do fio. O 
deslizamento do fio causa desgaste nos anéis, que são revestidos com metal-
duro (WC) ou cerâmica. O carretel da bobinadeira deve ter velocidade 
tangencial constante para enrolar corretamente o fio. Com fios finos, é mais 
fino o ajuste da velocidade. 
O desgaste na fieira deve ser uniforme em todas as posições; para 
tanto, o fio deve ter um movimento de rotação, geralmente natural da saída do 
fio da bobina de entrada. Se este for insuficiente, a fieira deve ser acionada e 
girar em torno do seu eixo. A seguir exemplo de trefiladora com deslizamento. 
Figura 8 – Trefilação com deslizamento 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
A lubrificação pode ser por imersão das fieiras e anéis no líquido 
lubrificante-refrigerante, ou por aspersão desse líquido na fieira. Logo, o 
escoamento é mais suave e a resistência é menor. 
TEMA 2 – QUALIDADE DOS TREFILADOS 
A qualidade do trefilado depende em muito das fieiras. O cone de 
entrada guia o fio e auxilia na lubrificação, no cone de trabalho ocorre a 
deformação plástica e no cilindro de calibração ocorre o ajuste do diâmetro do 
fio. Logo, as fieiras podem ter a geometria variada para cada tipo de material 
do fio e qualidade desejada. Entretanto, alguns aspectos devem ser 
considerados para o correto ajustamento do processo. 
 
 
 
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2.1 Matéria-prima 
Em geral, a matéria-prima da trefilação apresenta uma casca de óxido 
após a sua produção. Esta é removida através da decapagem em ácido ou 
através da rebarbação (retirada mecânica). 
Na decapagem em ácido, deve seguir-se uma operação de lavagem 
com água e neutralizantes. 
Na rebarbação (essencialmente um processo de usinagem, mais 
dispendioso), uma ferramenta circular, de gume cortante, remove uma fina 
camada superficial. Obtém-se assim o chamado fio-máquina, matéria-prima 
para o processo de trefilação. 
Figura 9 – Fio máquina para trefilação 
 
Fonte: Shutterstock. 
2.2 Defeitos em trefilados 
O processo de trefilação pode gerar alguns defeitos nos respectivos 
produtos obtidos, sendo alguns relacionados com a fieira e outros relacionados 
com a matéria-prima. 
Em relação à fieira tem-se: 
a) Anéis de trefilação (marcas circunferenciais e transversais) devido ao 
desgaste no cone de trabalho, que surgem na operação com metais 
macios. 
 
 
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b) Marcas de trefilação (longitudinais) devido ao desgaste na região do 
cone de trabalho, na operação com fios de metais duros. 
c) Trincas causadas por impurezas no material do fio, no lubrificante, fieira 
defeituosa, redução excessiva. 
d) Rugosidades decorrentes do polimento pobre na fieira ou de má 
lubrificação da operação. 
Em relação à matéria-prima tem-se: 
a) Diâmetro escalonado, devido à retenção de partículas duras na fieira, 
que depois se desprendem. 
b) Fratura irregular com estrangulamento (excesso de esforço por 
lubrificação deficiente, redução excessiva). 
c) Fratura com risco lateral junto àmarca de inclusão (partícula dura 
inclusa, advinda da laminação ou extrusão da matéria-prima); 
d) Fratura com trinca aberta em duas partes (trincas originadas na 
laminação). 
e) Marcas em V ou fratura em ângulo (redução grande e parte cilíndrica 
pequena com inclinação do fio na saída, ruptura de parte da fieira com 
inclusão de partícula no contato fio/fieira, inclusão de partículas duras 
estranhas). 
f) Ruptura taça-cone (redução pequena e ângulo da fieira muito grande, 
causando acentuada deformação da parte central). 
Figura 10 – Defeitos recorrentes da matéria-prima 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
 
 
 
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2.3 Produtos trefilados 
 Os principais produtos obtidos por trefilação são os fios de cobre em 
estado natural, ou seja, sem revestimento ou isolamento adicional. Abaixo 
exemplos de bobinas de fios de cobre prontas para a expedição. 
Figura 11 – Bobinas de fio de cobre 
 
Fonte: Shutterstock. 
Os fios podem, após a trefilação, receber isolante e, ademais, serem 
enrolados de acordo com a especificação de projetos. Quando enrolados em 
pares e num determinado ângulo constituem os tradicionais cabos RJ45 
amplamente aplicado na transmissão de dados. A seguir o exemplo dos pares 
com os respectivos revestimento e ângulo de enrolamento. 
Figura 12 – Fio RJ45 
 
Fonte: Shutterstock. 
 
 
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Naturalmente, o diâmetro, o revestimento e o tipo de enrolamento 
depende da especificação de projeto, todavia, o mais importante é que os fios 
são obtidos até o diâmetro final pelo processo de trefilação mecânica. 
Figura 13 – Exemplo de fio para transmissão de dados 
 
Fonte: Eletronic Excellence, s.d. 
TEMA 3 – EXTRUSÃO DE BARRAS 
Conforme observado anteriormente, a matéria-prima para fabricação dos 
fios é, geralmente, barra obtida por extrusão. Logo, segue a definição deste 
importante processo. 
Consiste na passagem de um tarugo ou lingote de secção circular, 
colocado em um recipiente, pela abertura de uma extremidade do recipiente, 
através da ação de compressão de um pistão. 
Figura 14 – Extrusão de barras 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
 
 
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Normalmente, a extrusão ocorre em temperaturas acima da de 
recristalização do material, ou seja, a deformação plástica ocorre, portanto, 
sem encruamento. 
As barras podem ser de secção circular, quadradas, hexagonal, etc. 
Podem também ser arames, tubos e perfis (ocos ou maciços) de formas 
diversas, os quais são os produtos mais comuns obtidos por este processo. 
Figura 15 – Barras maciças extrudadas 
 
Fonte: Aço Tubo, s.d. 
Figura 16 – Tubos extrudados 
 
Fonte: Tuper, s.d. 
A extrusão de aços é muito limitada pelas altas temperaturas e pressões 
necessárias. Consegue-se apenas baixas velocidades de extrusão e pequenas 
reduções. 
3.1 Extrusão de alumínio 
A extrusão de perfis de alumínio apresenta vantagens sobre a 
laminação: maior homogeneidade estrutural e dimensional (temperaturas de 
 
 
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trabalho mais homogêneas) e menor oxidação (contato menor do material 
aquecido com o ambiente no processamento). 
Figura 17 – Exemplo de produtos extrudados em alumínio 
 
Fonte: Saad, s.d. 
O processo de extrusão em alumínio é bastante comum na indústria 
metal-mecânica, uma vez que os esforços necessários para obtenção das mais 
diversas formas são baixos e o nível de fluidez do material é também muito 
bom. Isto é, pode-se fabricar uma vasta gama de perfis em alumínio sem 
grandes dificuldades. 
Extrusões de alumínio começam com formas sólidas e cilíndricas de 
alumínio chamadas tarugos. Por vezes, o alumínio é utilizado na sua forma 
pura, mas é muitas vezes misturado com magnésio, cobre, manganês ou silício 
para criar ligas com propriedades específicas. 
Barras obtidas pelo aquecimento de blocos de alumínio, que são então 
empurrados através de uma forma de orifício para criar padrões específicos. 
Extrusões podem ser fabricadas em diversos tamanhos e em quase qualquer 
forma. Extrudados de alumínio oferecem resistência e durabilidade estrutural e 
são totalmente recicláveis. 
Dependendo da mistura, as ligas podem oferecer maior resistência à 
corrosão, aumento da força ou melhor condutividade, mas geralmente o 
aumento de um fator é uma diminuição em outra. 
O alumínio é primeiramente aquecido para amolecer e, em seguida, 
revestido com uma película de lubrificante. Uma prensa hidráulica ou mecânica 
empurra de encontro a um bloco de suporte que, gradualmente, empurra o 
material aquecido através da abertura da fieira, que é um perfil padrão para a 
forma como o produto acabado deve ficar. A pressão da prensa aquecida faz 
 
 
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com que o metal preencha o espaço vazio na fieira e assuma a forma do 
interior do molde. O alumínio sai do outro lado da matriz, na sua forma final. 
Figura 18 - Exemplos de Matrizes de Extrusão 
 
Fonte: FEP Extrusão, s.d. 
TEMA 4 – EQUIPAMENTO E FERRAMENTAL 
 A extrusora é precedida na linha de produção pelo forno de aquecimento 
dos lingotes/tarugos. A oxidação superficial é indesejável, podendo ser 
necessário adotar atmosfera controlada. 
 A extrusora é basicamente uma prensa hidráulica horizontal, com 
capacidade de 1000 a 8000tnf. Sobre o pistão de extrusão, ligado ao pistão do 
cilindro hidráulico, recai todo o esforço da extrusão. Este pistão varia conforme 
a dimensão dos tarugos e das peças extrudadas. 
 O recipiente que recebe o tarugo aquecido pode conter uma camisa 
interna, que sofre a ação de desgaste e é substituída em operações de 
manutenção. Ambos são construídos em aços-liga resistentes ao calor. 
Figura 19 – Esquema da máquina de extrusão 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
 
 
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Figura 20 – Máquina de extrusão 
 
Fonte: UBE, s.d. 
O conjunto da matriz de extrusão, também conhecida como “fieira” é 
encaixado à frente do recipiente, em uma configuração de alta rigidez. 
O perfil da fieira é escolhido de acordo com condições tais como: 
 propriedades do metal de extrusão; 
 tolerâncias e distorções admissíveis no produto extrudado; 
 níveis de tensão no processo; 
 contração térmica do extrudado; 
 escoamento uniforme e equilibrado do metal na fieira. 
 O material da fieira geralmente é algum aço resistente à alta 
temperatura, ou seja, que mantém a dureza à quente (600ºC ou superior). 
4.1 Tipos de extrusão 
Entres os tipos de extrusão, destacam-se dois, a extrusão direta e a 
extrusão indireta do tarugo. 
Na extrusão direta o sentido do movimento do material é o mesmo do 
pistão que pressiona o material e o equipamento é mais simples e barato. 
Entretanto, o atrito entre o tarugo e o recipiente é alto, logo, aplica-se 
lubrificantes resistentes a altas temperaturas para melhorar a performance do 
processo de escoamento do material. 
 
 
 
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Figura 21 – Extrusão direta 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
Na extrusão indireta o sentido do movimento do material é contrário ao 
do pistão que pressiona o material, consequentemente, exige-se um pistão 
oco, que acaba tendo menor resistência e pode flambar. Por outro lado, não há 
atrito entre o tarugo e o recipiente, uma vez que quem se move é o próprio 
recipiente. 
Figura 22 – Extrusão indireta 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
 A seguir, o esquema da sequência de um processo de extrusão direta. 
Figura 23 – Sequência do processo de extrusão 
 
 
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Fonte: Costa; Mira, 1985. 
TEMA 5 – CONTROLE DO PROCESSO DE EXTRUSÃO 
Os principais parâmetros de processo e suas respectivas influências 
estão listados a seguir. 
a) A qualidade do material: em geral é melhor que produtos laminados, 
todavia, ao longo da barra a microestruturado material varia em 
decorrência da mecânica da deformação, pois a deformação é menos 
intensa no início e torna-se mais intensa no final do processo; 
b) A temperatura de trabalho: não deve ser excessiva para não haver 
desperdício de energia, isto é, o suficiente para ocorrer a recristalização 
do material quando necessária e facilitar o processo; 
 
 
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c) A velocidade de extrusão: deve ser combinada com a temperatura de 
trabalho para otimizar a produção sem desgastar o equipamento 
demasiadamente; 
d) A lubrificação: utiliza-se em geral grafita ou óleos grafitados resistentes a 
altas temperaturas para favorecer o deslizamento e minimizar o 
desgaste do equipamento; 
e) A geometria da fieira: depende do produto, porém, quanto mais 
agressiva a geometria desejada maior a exigência do equipamento e a 
energia consumida; 
f) A pressão de extrusão: é talvez o parâmetro mais importante e tem 
relação com a natureza do material (aço ou alumínio por exemplo), nível 
de temperatura, velocidade de trabalho, geometria da fieira e 
intensidade de redução da área. 
Desse modo, a otimização do processo de extrusão depende do 
conhecimento e aperfeiçoamento das variáveis supracitadas. 
5.1 Defeitos em extrudados 
Assim como são vários os parâmetros que controlam o processo de 
extrusão, são vários os defeitos que podem surgir em produtos extrudados. A 
seguir, os principais defeitos. 
a) Vazios internos na parte final do extrudado (intrusão), sendo o problema 
acentuado com velocidades maiores. 
b) Trincas na peça, na direção perpendicular à de extrusão, devido a 
defeitos no lingote ou tarugo, sobretudo em temperaturas altas de 
trabalho. 
c) Escamas superficiais, devido à aderência na fieira de partículas 
arrancadas das paredes do recipiente de extrusão. 
d) Riscos de extrusão, devido a irregularidades superficiais na fieira ou a 
resíduos de óxidos metálicos ali retidos. 
e) Bolhas superficiais, devido aos gases retidos na fundição do lingote. 
f) Marcas transversais, devido à parada e retomada do movimento da 
prensa. 
g) Manchas superficiais causadas pelo lubrificante. 
 
 
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h) Granulação grosseira e segregações na superfície, causadas pela má 
produção dos lingotes ou por não uniformidade das temperaturas nas 
secções transversais da fieira. 
i) Falta de coesão interna em “V” (chevroning), devido a combinações 
específicas de fatores como redução de secção, ângulo de cone da 
fieira, atrito e natureza do metal. 
Figura 24 – Defeitos internos na extrusão 
 
Fonte: Costa; Mira, 1985. 
Este defeito pode ser evitado com o recozimento do tarugo a ser 
extrudado e com o arredondamento do cano entre a parte cônica e a cilíndrica 
a ferramenta. 
FINALIZANDO 
Nesta aula foi possível estudar os processos de conformação chamados 
extrusão e trefilação, ou seja, a obtenção de barras, perfis, tubos e fios 
metálicos. Nesse contexto, o raciocínio exercitado foi a obtenção do cabo RJ45 
utilizado na transmissão de dados entre computadores e em redes de 
comunicação. A matéria-prima de partida é o fio máquina obtido pelo processo 
de extrusão de tarugos de cobre. Desse modo, com o fio máquina em 
diâmetros pequenos é possível então aplicar o processo de trefilação, puxando 
o fio através de uma sequência de fieiras até o diâmetro do filamento desejado. 
Na sequência cada filamento é isolado e enrolado conforme o passe 
especificado pelo projeto. Cada cabo RJ45 é composto por 4 pares, ou seja, 8 
fios, sendo cada par com um respectivo ângulo de enrolamento (passe). 
Logo, verifica-se uma grande aplicabilidade do processo de extrusão na 
obtenção de perfis complexos, bem como da trefilação em fios nas mais 
variadas bitolas. São processos usuais nas indústrias que estão 
permanentemente sendo melhorados com novas máquinas, novos materiais e 
melhor controle. Assim sendo, esteja atento às etapas de transformação do 
metal até o produto acabado! 
 
 
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REFERÊNCIAS 
BRESCIANI FILHO, E. Conformação plástica do metal. Campinas, SP: 
Unicamp, 1991. 
COSTA, H. B.; MIRA, F. M. Processos de fabricação: conformação mecânica 
dos metais. Florianópolis: UFSC, 1985. 
HELMAN, H; CETLIN, P. R. Fundamentos da conformação mecânica dos 
metais. São Paulo: Artliber, 2005. 
SCHAEFFER, L. Introdução a conformação mecânica dos metais. Porto 
Alegre: Ed. da UFRGS, 1983.