aula - Forjamento_13_1

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Processos de Fabricação I: 
Conformação Mecânica
Forjamento
Leonel L. D. Morales
leomorales@unb.br
leonel.morales@udf.edu.br
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mailto:leomorales@unb.br
É um processo de conformação mecânica, que
resulta em uma mudança permanente nas
dimensões finais e nas características
metalúrgicas de uma peça. Ele deforma o
material forjado por martelamento ou por
prensagem e é usado para se obter produtos
com alta resistência mecânica porque refina a
estrutura metalúrgica do metal.
Dependendo do tipo de processo adotado no
forjamento, pode-se gerar mínima perda de
material e uma boa precisão dimensional.
Diversas técnicas produtivas são adotadas para
se conseguir forjar peças e melhorar as
características metalúrgicas, algumas dessas
técnicas são milenares, com baixo grau
tecnológico, caras e demoradas e outras técnicas
são de última geração e com elevado grau de
automatização.
 É o mais antigo processo de conformar metais, 
tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de 
muitos séculos antes de Cristo. A substituição 
do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras 
etapas da Revolução Industrial.
 Martelamento: é feito 
aplicando-se golpes 
rápidos e sucessivos no 
metal. Desse modo, a 
pressão máxima acontece 
quando o martelo toca o 
metal, decrescendo 
rapidamente de 
intensidade à medida que 
a energia do golpe é 
absorvida na deformação 
do material. 
Observações importantes:o martelo e a bigorna foram
substituídos por máquinas e matrizes que permitem a
produção constante de milhares de peças.
Atualmente existe um variado
maquinário de forjamento, capaz
de produzir peças das mais
variadas formas e tamanhos,
desde alfinetes, pregos, parafusos
e porcas até rotores de turbinas e
asas de avião.
Na maioria das operações de
forjamento emprega-se um
ferramental constituído por um
par de ferramentas de superfície
plana ou côncava, denominadas
matrizes ou estampos.
A maioria das operações de
forjamento é executada a quente;
contudo, uma grande variedade
de peças pequenas, tais como
parafusos, pinos, porcas,
engrenagens, pinhões são
produzidas por forjamento a frio.
 é uma deformação plástica de metais, sem
aquecimento, onde o material é forçado por
compressão, a fluir entre uma matriz e um
macho, resultando na obtenção de peças
com forma e tolerâncias de precisão.
 Suas aplicações estão crescendo rapidamente
e seu potencial e desenvolvimento para
peças com formas geométricas mais
complexas, fabricadas com matérias-primas
que permitem maior grau de deformação.
 Menor quantidade de matéria-prima
requerida (a peça pode ser obtida em sua
forma final sem nenhuma perda de
material.
 Alta produtividade; 
 Possibilita a substituição de um material de
custo maior (alta liga) forjado a quente,
por outro de custo menor (aço carbono)
forjado a frio, obtendo-se assim peças
forjadas com propriedades mecânicas
equivalentes.

 Necessidade de prensas de maior capacidade; 
 Pressões elevadas nas ferramentas,
necessitando assim de materiais especiais
e geralmente de alto custo;
 Necessidade de recozimentos intermediários
para obterem-se grandes deformações;
 Viável economicamente apenas para lotes 
grandes de peças; 
 Tempos de preparação de máquinas e ajuste
do ferramental, maiores.
 Geralmente, a estrutura e propriedades dos
metais trabalhados a quente não são tão
uniformes ao longo da seção reta como nos
metais trabalhados a frio e recozidos, já que a
deformação é sempre maior nas camadas
superficiais.
 Como o interior do produto estará submetido
a temperaturas mais elevadas por um período
de tempo maior durante o resfriamento do que
as superfícies externas, pode ocorrer crescimento
de grão no interior de peças de grandes
dimensões, que resfriam vagarosamente a partir
da temperatura de trabalho.
 Na conformação a quente deve-se se tomar
cuidado com as quedas de temperatura, não
deixando ultrapassar o limite inferior da tabela 01.
 Esta queda de temperatura pode ocorrer devido
ao esfriamento da peça em contato com o ar
(radiação) e a transmissão de calor da peça para a
ferramenta fria. Sendo que os fatores que influem
na transmissão do calor são tempo de contato
peça-ferramenta e a superfície da peça.
 Durante a conformação ocorre também um
aquecimento da peça devido à energia de
deformação, porem menos importante do que
as perdas acima mencionadas.
 Menor energia requerida para deformar o metal, já 
que a tensão de escoamento decresce com o 
aumento da temperatura; 
 Aumento da capacidade do material para escoar 
sem se romper (ductilidade); 
 Homogeneização química das estruturas brutas 
de fusão em virtude da rápida difusão atômica 
interna; 
 Eliminação de bolhas e poros por caldeamento; 
 Eliminação e refino da granulação grosseira e 
colunar do material fundido, proporcionado grãos 
menores, recristalizados e equiaxiais; 
 Aumento da tenacidade e ductilidade do material 
trabalhado em relação ao bruto de fusão. 
 Necessidade de equipamentos especiais
(fornos, manipuladores, etc.) e gasto de
energia para aquecimento das peças;
 Reações do metal com a atmosfera do 
forno, levando a perdas de material por 
oxidação e outros problemas relacionados
 Formação de óxidos
 Desgaste das ferramentas é maior e a
lubrificação é difícil;
 Necessidade de grandes tolerâncias
dimensionais por causa de expansão e
contração térmica;
 prensagem: o esforço de deformação é aplicado de
forma gradual;
 forjamento simples, matriz aberta ou livre: o
esforço de deformação é aplicado mediante golpes
repetidos, com o emprego de matrizes abertas ou
ferramenta simples;
 forjamento em matriz fechada: deformação
vinculada, obtida mediante o emprego de matrizes
fechadas;
 recalcagem: quando se submete uma barra
cilíndrica à deformação de modo a transformá-la
numa peça determinada.
 o esforço de deformação é aplicado mediante 
golpes repetidos, com o emprego de 
matrizes abertas ou ferramenta simples.
 as matrizes têm geometria ou formatos 
bastante simples. Esse tipo de forjamento é 
usado quando o número de peças que se 
deseja produzir é pequeno e seu tamanho é 
grande. É o caso de eixos de navios, turbinas, 
virabrequins e anéis de grande porte. 
 A operação é iniciada com uma matriz de 
pequena largura.
 O estiramento acontece por meio de golpes 
sucessivos e avanços da barra (b, c, d, e).
 A barra é girada 90° e o processo repetido (f).
 No forjamento em matrizes fechadas, o metal 
adquire o formato da cavidade esculpida na 
matriz e, por causa disso, há forte restrição 
ao escoamento do material para as laterais. 
Forjamento Rotativo
 É um processo de redução da área da secção 
transversal de barras, tubos ou fios, feito com a 
aplicação de golpes radiais repetidos, com o 
emprego de um ou mais pares de matrizes 
opostas. Por esse processo consegue-se reduzir, 
por exemplo, tubos a partir de 35 cm de diâmetro 
e, barras a partir de 10 cm de diâmetro. 
 O forjamento rotativo de tubos é feito objetivando 
a redução dos diâmetros interno e externo, 
confecção de conicidade em uma extremidade, 
melhoria da resistência e obtenção de tolerâncias 
mais estreitas.
 falta de redução: penetração incompleta do metal na cavidade da 
ferramenta. A principal causa são o uso de golpes rápidos e leves do 
martelo.
 trincas superficiais: aparecem devido ao trabalho excessivo nas 
áreas periféricas da peça em temperatura baixa, ou por fragilidade à 
quente.
 trincas internas: tensões originadas por grandes deformações;
 gotas frias: são descontinuidades causadas pela dobra de 
superfícies (sem soldagem) ou por colocação inadequada do 
material da matriz; 
 incrustações de óxidos: camada de óxidos formados durante o 
aquecimento; 
 descarbonetação: é a perda de carbono na superfície do aço, 
causado pelo aquecimento do metal; 
 • queima: ocorre quando gases oxidantes penetram nos limites dos 
contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Em geral 
surgemquando o aquecimento é próximo ao ponto de fusão.
 De um modo geral, todos os materiais 
conformáveis podem ser forjados. Os mais 
utilizados para a produção de peças forjadas 
são os aços (comuns e ligados, aços 
estruturais, aços para cementação e para 
beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e 
austeníticos, aços ferramenta), ligas de 
alumínio, de cobre (especialmente os latões), 
de magnésio, de níquel (inclusive as chamadas 
superligas, como Waspaloy, Astraloy, Inconel, 
Udimet 700, etc., empregadas principalmente 
na indústria aeroespacial) e de titânio.