4 0 PCM - Extrusão e Trefilação

Prévia do material em texto

Prof. João Loureiro
Salvador - 2018
Curso: Engenharia de Produção, Engenharia Mecânica e Engenharia Mecatrônica
Disciplina: 
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECANICA
Aula 4 – Extrusão e Trefilação
1. Introdução
Classificação dos processos de conformação
1.1 DEFINIÇÃO
“Entende-se o processo de conformação dos corpos metálicos como o processo de modificação da forma desse corpo metálico para outra forma definida”.
Os processos de conformação podem ser divididos em dois grupos: 
Processos mecânicos, 
Processos metalúrgicos, 
1.2 Introdução
Classificação dos processos de conformação
Processos de Conformação
Processos Mecânicos
(Aplicação de tensão σ)
Processos Metalúrgicos
(Aplic. de temperatura T)
Deformação Plástica (σ < σUT)
Laminação
Forjamento
Extrusão
Trefilação
Estampagem
Usinagem 
(σ > σUT)
Torneamento
Frezagem
Plainamento
Retificação
Estamp. p/ corte
Solidificação 
(T > TF)
Fundição
Lingotamento
Soldagem
Sinterização 
(T < TF)
Metalurgia do Pó
Figura 1.1
Fonte própria
	Princípio básico.
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
4
7.1 Processo de extrusão. 
	Exemplo: Extrusão de alumínio.
5
7.1 Processo de extrusão. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	Equipamentos usados: Parafuso sem-fim (para plásticos)
6
7.1 Processo de extrusão. 
Parafuso
Material
Matriz
Perfil
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	Equipamentos usados.
7
7.1 Processo de extrusão. 
Extrusora de plástico
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	Equipamentos usados.
8
7.1 Processo de extrusão. 
O processo de produção de uma embalagem plástica flexível é iniciado pela adição da matéria-prima principal que é o polietileno. Este polietileno em estado inicial granulado é derretido em altas temperaturas que posteriormente com auxílio de um jato de ar é formado o filme plástico com abertura interna
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
9
7.1 Processo de extrusão.  Definição
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
10
7.1 Processo de extrusão.  Definição
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
11
7.1 Processo de extrusão  Tipos de Extrusão
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
12
7.1 Processo de extrusão  Tipos de Extrusão
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
13
7.1 Processo de extrusão  Tipos de Extrusão
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
14
7.1 Processo de extrusão  Hidrostática
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
15
7.1 Processo de extrusão  Exemplo de prensa
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
16
7.1 Processo de extrusão  Linha de estiramento de barras
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
17
7.1 Processo de extrusão  Linha de estiramento de barras
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
18
7.1 Processo de extrusão  Força aplicada 
(1MPa = 101.971,6 kgf/m²)
(1MPa = 10,20 kgf/cm²)
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
19
7.1 Processo de extrusão  Linhas de Fluxo (LF) 
 LF em baixo atrito ou em extrusão indireta; 
 LF com alto atrito entre o container e o tarugo; 
 LF com alto atrito ou com resfriamento de regiões externas do tarugo no container. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
20
7.1 Processo de extrusão  Matriz 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
21
7.1 Processo de extrusão  Temperaturas 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
22
7.1 Processo de extrusão  Processo a Quente 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
23
7.1 Processo de extrusão  Projeto (Matrizes e Materiais) 
Ver comentários
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
24
7.1 Processo de extrusão  Projeto (Matrizes e Materiais) 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
25
7.1 Processo de extrusão  Processo a Frio 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
26
7.1 Processo de extrusão  Processo a Frio (Vantagens) 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
27
7.1 Processo de extrusão  Métodos
Qual a diferença para forjamento?
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
28
7.1 Processo de extrusão  Métodos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
29
7.1 Processo de extrusão  Métodos
(Óleo especial)
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
30
7.1 Processo de extrusão  Defeitos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
31
7.1 Processo de extrusão  Exemplo de máquina
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
32
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
33
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
34
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Efeito da contração
(depende do processo)
F
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	Exemplos de fatores:
35
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
36
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
37
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
38
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
39
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
40
7.1 Processo de extrusão  Conceitos e Fundamentos
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
“A trefilação é uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente (FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma força de tração aplicada do lado de saída da matriz”.
O escoamento plástico é produzido principalmente pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material.
Forma resultante: simetria circular é muito comum em peças trefiladas, mas não obrigatória.
Condições térmicas: normalmente a frio.
41
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
42
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
Produtos mais comuns:
43
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
A área de redução da seção transversal 
Fios finos: varia entre 15 e 25 % 
Fios grossos: entre 20 e 45 %. 
Obs.:
É importante que a tarracha gire eventualmente deixando o fio deslizar com menos resistência a uma velocidade constante com o objetivo de não deixar que o fio agarre, o que poderia enfraquecer ou até mesmo quebrar o fio.44
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
A Trefilação a Frio
Esse tipo de trefilação é usado para metais de rede CFC (Cúbico de Face Centrado). 
O fio é preparado de forma que se prenda na tarracha da trefila, sendo então 'puxado'. 
A medida que o fio é puxado através da tarracha, o seu volume permanece o mesmo, o diâmetro diminui e o seu comprimento aumenta. 
Geralmente, são usadas mais de uma tarracha seguidas umas das outras, reduzindo sucessivamente o diâmetro.
45
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
A Trefilação a Quente 
Essa trefilação aplica-se a metais de rede CCC (Cúbico de Corpo Centrado) e raramente em metais de rede HC (Hexagonal Compacto). 
Por esses metais serem pouco maleáveis, é necessário aquecê-los até uma temperatura adequada (entre 100 e 180ºC) em que obterão empacotamento igual às redes CFC, para poderem, então, serem trefilados. 
Após resfriamento recuperam sua característica original.
46
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
A velocidade em que o fio deve ser trefilado: 
Varia de acordo com o material e a dimensão da redução.
O fato de 'puxar' o material sem aquecimento prévio, exige maior força da máquina. Logo, pode causar exaustão antecipada do equipamento e fadigas no metal. 
 Para diminuir os efeitos da exaustão, existe a lubrificação. 
Além de garantir mais durabilidade para as tarrachas, a lubrificação faz com que o acabamento da trefilagem fique melhor.
 As características dos lubrificantes serão apresentadas a seguir.
47
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
48
7.2 Processo de trefilação. 
 Ver próximo slide
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	A seguir, alguns tipos de lubrificação:
Trefilação úmida: as fieiras e o fio ficam completamente imersos no lubrificante.
Trefilação seca: o fio ou barra passa entre um reservatório de lubrificante em pó normalmente a base de calcio ou sódio que é arrastado pelo fio ou barra para dentro da fieira, promovendo sua lubrificação durante a trefilação.
Cobertura metálica: o fio é coberto com uma camada de metal que funciona como um lubrificante sólido.
Vibração ultrasônica: as fieiras e os mandris, ou carcaças de aço, são vibrados, o que ajuda a reduzir os esforços mecânicos e permitir maiores reduções por passada.
.
49
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	A seguir, outros tipos de lubrificação:
Seguem alguns exemplos particulares: 
Um dos métodos é mergulhar o fio numa solução de Sulfato de cobre (II) fazendo com que uma camada de cobre fique depositada formando uma espécie de lubrificante. 
Em alguns tipos de fio, o cobre continua envolvendo o fio prevenindo contra oxidação ou então para permitir uma boa separação dos fios.
.
50
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
51
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
52
7.2 Processo de trefilação.  Fieiras 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
Características de fabricação das fieiras:	
As fieiras, ou trefilas, utilizadas na trefilação são compostas de uma carcaça de aço e um núcleo feito de material bastante duro. 
O núcleo é geralmente feito de Carbeto de tungstênio ou diamante industrial. 
O diamante sintético, ou industrial, é usado geralmente nas etapas iniciais de trefilagem; 
As fieiras feitas de diamante natural são utilizadas nas etapas finais. 
 Para trefilar fios muito finos um cristal simples de diamante é utilizado..
53
7.2 Processo de trefilação.  Fieiras 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
54
7.2 Processo de trefilação  Equipamentos. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
55
7.2 Processo de trefilação  Equipamentos. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	
Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos:
Sem apoio interno ................................	(fig.a)
(REBAIXAMENTO ou AFUNDAMENTO) 
Com mandril passante .......................	(fig.b)
Com plug (bucha) interno ..................	(fig. c)
Com bucha flutuante ..........................	(fig.d)
.
56
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
57
7.2 Processo de trefilação. 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação 
	.
Conformação Mecânica e Processamento de Polímeros
Aula 07: Conceitos de extrusão e trefilação 
58
7.2 Processo de trefilação. 
O material pode ser estirado e reduzido em secção transversal mais do que com qualquer outro processo;
A precisão dimensional obtenível é maior do que em qualquer outro processo exceto a laminação a frio, que não é aplicável às bitolas comuns de arames;
A superfície produzida é uniformemente limpa e polida;
O processo influi nas propriedades mecânicas do material, permitindo, em combinação com um tratamento térmico adequado, a obtenção de uma gama variada de propriedades com a mesma composição química
.
59
7.2 Processo de trefilação  Vantagens 
Processos de Conformação Mecanica
Aula 04: Conceitos de extrusão e trefilação