Módulo 4

Prévia do material em texto

IV-TREFILAÇÃO 
Introdução 
A trefilação ou estiramento é um processo de deformação do metal a frio, forçando sua 
passagem por um orifício calibrado de seção menor que a da peça bruta, através da 
aplicação de uma força de tração. Depois de estirado, o metal adquire dimensões 
exatas, superfície limpa e elevada resistência mecânica, devido à deformação do 
metal a frio. Perfis redondos, retangulares, hexagonais e outros com diâmetro de até 
100 mm, e tubos podem ser estiradas a frio. A trefilação é o único processo para 
obtenção de arames e fios. 
Os principais metais trefilados são: o aço, o alumínio e o cobre, sendo que estes dois 
últimos têm aplicação principal na transmissão de energia elétrica, como fios e cabos. 
 
Processo 
Preparação 
A matéria-prima para o processo de trefilação é um material laminado a quente, que 
tem seu óxido removido através de decapagem química por ácido sulfúrico ou 
clorídrico ou, opcionalmente, no caso de barras, perfis e tubos, mecânica por 
jateamento com granalha de aço. 
Após a decapagem química o material deverá sofrer uma lavagem com água e uma 
neutralização. Para isso é muito usada a cal, que além de neutralizar resíduos ácidos, 
serve como uma base para aderência do lubrificante durante a trefilação. Outra forma 
de manter o lubrificante aderido ao metal, mesmo nas elevadas pressões a que será 
submetido o material é sua fosfatização (vide fosfatização no capítulo de acabamento 
superficial). A fosfatização é mais usada em peças que foram jateadas. 
 
Estiramento 
A extremidade do material é afinada, a fim de passar pela fieira e poder ser presa ao 
cabeçote de estiramento, que exercerá a força de tração para passagem do material 
pela fieira. 
Este cabeçote puxa a peça em linha reta quando se tratar de barras, tubos e perfis. 
Quando a trefilação é de fios, estes vão sendo enrolados em bobinas e sofrendo 
sucessivas reduções, até que a bitola desejada seja alcançada. 
No caso de tubos, pode ser inserido um mandril para controle do diâmetro interno, 
quando houver interesse. 
A pressão de estiramento contra uma matriz deve exceder o limite de escoamento do 
metal. Para que o material possa deslizar através da matriz, e para que esta não sofra 
um desgaste muito grande, devido ao atrito a essas elevadas pressões, é necessário 
que a peça esteja revestida com alguma espécie de lubrificante. Como lubrificantes 
podem ser usados: sabão grafitado (que adere na superfície do aço através da cal), 
óleos lubrificantes e óleos solúveis. Estes últimos, além de lubrificarem, também 
refrigeram o material e a ferramenta. O lubrificante penetra nos poros de uma camada 
de fosfatos que reveste o metal, quando o mesmo for fosfatizado. 
 
A Fieira 
As matrizes ou fieiras devem ser duras, resistentes ao desgaste e às altas pressões 
exercidas pelo material. A matriz possui dois ângulos: o de entrada, confeccionado de 
maneira a permitir espaço para o lubrificante que adere às paredes da matriz, e o de 
trabalho que corresponde à seção da ferramenta onde se verifica a verdadeira 
redução do material. A parte paralela serve para uma calibração final do material, 
enquanto que o ângulo de saída evita o atrito do material com a ferramenta devido a 
pequenos movimentos que este possa fazer. 
Os materiais mais empregados para a confecção da fieira são: ferro fundido 
coquilhado, aço liga temperado e, principalmente, o carboneto de tungstênio (vídia) 
aglomerado com cobalto metálico de dureza 83 a 89 RA. Ultimamente, vem ganhando 
terreno o diamante policristalino (PCD), obtido através de cristais de diamante sintético 
sinterizado, devido à sua grande durabilidade. 
 
Esforços na Trefilação 
A força necessária para a trefilação é o resultado da somatória de três parcelas, a 
saber: Ft = Fc + Fat + Fp, onde: Ft = Força total para trefilação; Fc = Força de 
compressão para redução do diâmetro; 
Fat = Força de atrito e Fp = Força de cizalhamento. 
Ft depende: Do ângulo de trabalho da fieira, da redução de seção pretendida, do limite 
de escoamento do material e do atrito (material da fieira, afiação, lubrificação). 
Para uma mesma redução de seção o aumento do ângulo de trabalho implica em 
maior deformação por cizalhamento, o que resultará em um maior encruamento do 
material trefilado. Uma diminuição do ângulo, por sua vez implica em um aumento do 
atrito. Portanto, para cada condição existirá um ângulo ideal. 
A velocidade de avanço não afeta diretamente o esforço de trefilação, mas provoca 
um aumento da temperatura da fieira devido ao atrito, que torna a lubrificação mais 
difícil, podendo resultar em um aumento da força de atrito e aquecimento exagerado 
do material e da ferramenta. 
O valor máximo da tensão longitudinal no material que está sendo trefilado ocorre na 
saída da fieira e pode ser designada como sendo a tensão de trefilação. 
A tensão de trefilação não pode exceder a tensão de escoamento do material já 
trefilado e este é o limite para o máximo esforço de tração que se pode aplicar sobre o 
material a fim de se obter sua redução. 
 
Redução de área 
A redução de área na trefilação é dada por: Ra=1-Df²/Do² 
Onde: 
Ra = Redução de área 
Df = diâmetro final do material trefilado. 
Do = diâmetro inicial do material a ser trefilado. 
Ra deve ser menor que 0,63. Na prática Ra varia entre 5% e 40%. 
Alongamento 
O alongamento sofrido por um material na trefilação pode ser obtido por: Al=[(Lf-
Lo)/Lo]x100 
Onde: 
Al = Alongamento 
Lf = comprimento final do material trefilado. 
Lo = comprimento inicial do material a ser trefilado. 
 
Efeitos da trefilação sobre as propriedades mecânicas do material 
O encruamento sofrido devido à deformação a frio eleva a resistência à tração e o 
limite de escoamento do material e, ao mesmo tempo reduz os valores de 
alongamento, como pode ser visto na figura 52. No caso de aços as variações das 
propriedades são mais acentuadas nos primeiros 15% de redução de área. 
Conforme o número de passes a ser dado no material ou das propriedades mecânicas 
que se quer obter no produto final poderão ser necessários tratamentos térmicos de 
recozimento, pois o material a cada passe vai tornando-se mais duro e mais frágil 
chegando a ponto de não suportar mais nenhuma deformação.