Conformação MecanicaFORJAMENTO

Introdução

O forjamento é um processo de conformação mecânica pelo

martelamento ou pela prensagem de um metal, ou seja,

mediante a aplicação de esforços mecânicos altera-se

plasticamente a formas dos materiais.

Ele é o antecessor de todos os processos de transformação por

deformação plástica. As tribos hindus desde 1500 antes de

Cristo trabalhavam o ouro, a prata e o ferro. A arte do forjamento

foi utilizada até a idade média para a fabricação de armas e

armaduras.

Aplicações

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.

Tipos de Forjamento

O processo de forjamento pode ser classificado quanto a

temperatura de trabalho, ou seja, o material a ser conformado é

ou não pré aquecido a uma determida temperatura e quanto ao

metodo de aplicação de carga

Forjamento a Quente

O forjamento a quente é o processo de conformação onde o

metal a ser forjado se encontra acima da temperatura de

recristalização. Isto faz com que durante a deformação os

mecanismos de recuperação e recristalização aconteçam,

inibindo a geração de tensões internas e favorecendo a

ductilidade pela formação e aumento dos grãos

Vantagens do processo

Menor energia requerida para deformar o metal;

Aumento da capacidade do material para escoar sem se

romper (ductilidade);

Eliminação de bolhas e poros por caldeamento;

Eliminação e refino da granulação grosseira do material

fundido;

Desvantagens do processo

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

Forjamento a Frio

O forjamento a frio tem esse nome, pois o processo é realizado

abaixo da temperatura de recristalização do material forjado.

A carga utilizada para a conformação por forjamento a frio é

muito grande, podendo chegar até a 15000 toneladas para

prensas de grande porte. Isso causa um grande desgaste das

ferramentas e da matriz.

O acabamento superficial e a exatidão dimensional de uma

peça forjada a frio são superior ao do forjamento a quente e até

de outros processos de conformação e fundição. Geralmente as

peças forjadas a frio já saem da matriz pronta para serem

utilizadas, sem necessidade de ajustes de superfície ou

dimensão.

Forjamento a Frio

Preparação do aço para forjamento a

frio

A maioria dos aços trabalhados no forjamento possui uma

resistência mecânica muito alta, o que torna a carga necessária

de conformação elevada e conseqüentemente diminui a vida

das ferramentas utilizadas. Para que se diminua a resistência

desses aços e torne mais amena a carga de aplicação, é

interessante que o aço passe por um tratamento térmico de

esferoidização.

A cementita em forma de esferas torna mais fácil o escoamento

do material entre os grãos, o que diminui a força necessária

para a fluidez do aço trabalhado.

Vantagens do processo

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.

Desvantagens do processo

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;

Forjamento Por Martelamento

O forjamento por martelamento é feito aplicando-se pancadas

(golpes ou batidas) rápidas e sucessivas no metal, aplicando

pressão sobre a peças no momento em que existe o contato do

martelo de forja e a peça metálica. Por sua vez, esta pressão é

absorvida pelo metal que se deforma muito rapidamente.

No forjamento por martelamento são usados martelos de forja

que aplicam golpes rápidos e sucessivos ao metal por meio de

uma massa que varia de poucos quilos a várias toneladas, que

cai de uma altura que varia de alguns centímetros a alguns

metros. Este processo age sobre as camadas mais externas do

material, podendo ou não gerar pontos de tensão, que se não

forem controlados podem gerar falhas.

Forjamento Por Martelamento

Forjamento Por Prensagem

Nesse tipo de processo uma pressão continua e devagar é

aplicada na área a ser forjada. Esta operação pode ser

realizada a quente ou a frio. A operação a frio é utilizada em

materiais recozidos, e o processo a quente é feito em peças

para maquinaria pesada. O forjamento por pressão é mais

econômico do que o forjamento por impacto,

e grandes tolerâncias dimensionais são

obtidas. Estes tipos de operação podem

ser divididos de duas formas:

Forjamento em Matriz Aberta

O material é conformado entre matrizes planas ou de formato

simples, que normalmente não se tocam

É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma

relativamente simples (p. ex., eixos de navios e de turbinas,

ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos,

ferramentas agrícolas, etc.) e em pequeno número; e também

para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente

a operações de forjamento mais complexas.

Forjamento em Matriz Aberta

Forjamento em Matriz Fechada

O material é conformado entre duas metades de matriz que

possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato

que se deseja fornecer à peça.

A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade

fechada ou semifechada, permitindo assim obter-se peças com

tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre.

Forjamento em Matriz fechada

Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade

totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão

na quantidade fornecida de material: uma quantidade insuficiente

implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça;

um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com

probabilidade de danos ao mesmo e ao maquinário.

Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida

de material, é mais comum empregar um pequeno excesso. As

matrizes são providas de uma zona oca especial para recolher o

material excedente ao término do preenchimento da cavidade

principal. O material excedente forma uma faixa estreita

(rebarba) em torno da peça forjada. A rebarba exige uma

operação posterior de corte (rebarbação) para remoção.

Forjamento em Matriz fechada

Equipamentos e Metodos

Os equipamentos comumente empregados incluem duas

classes principais:

• Martelos de forja: que deformam o metal através de

rápidos golpes de impacto na superfície do mesmo;

• Prensas: que deformam o metal submetendo-o a uma

compressão contínua com velocidade relativamente baixa.

Tipos de Martelos

Os três tipos básicos de martelo são:

Martelo de Queda

Livre com Prancha

Martelos de Duplo

EfeitoMartelo de Contragolpe

Tipos de Prensa

Prensa de fuso Prensa excêntrica Prensa Hidraulica

Peças Forjadas

Eixos de Navio

Virabrequins

Parafusos, pinos

Engrenagens

Créditos