Aula 3: Forjamento e Estampagem

�Conceitos de Forjamento

�Conceitos de Estampagem

• Este processo é empregado para produzir peçasde diferentes tamanhos e formas, constituído demateriais variados (ferrosos e não ferrosos). Aspeças típicas que são produzidas na atualidadesão: eixo manivelas, bielas, discos de turbinas,são: eixo manivelas, bielas, discos de turbinas,engrenagens, rodas, cabeças de parafusos,esferas, ferramentas manuais e uma grandevariedade de componentes estruturais paramáquinas operatrizes e equipamentos detransporte.

• Basicamente, o forjamento é um processo deconformação plástica através do qual seobtém a forma desejada da peça ou objetopor martelamento ou aplicação gradativa depor martelamento ou aplicação gradativa deuma pressão. A maioria das operações deforjamento é efetuada a quente, emboracertos metais possam ser forjados a frio, taiscomo os produtos obtidos por recalque a frio(parafusos como exemplo)

• No forjamento livre o material é deformadoentre ferramentas planas ou de formatosimples. O processo de deformação éefetuado por compressão direta e o materialefetuado por compressão direta e o materialescoa perpendicularmente à direção deaplicação da força. Este processo é usadogeralmente para grandes peças ou quando onúmero a ser produzido é pequeno, nãocompensando a confecção de matrizes caras.

• As operações básicas de forjamento livre são:

– o recalque;

– o estiramento;– o estiramento;

– o alargamento.

• No forjamento em matriz fechada, o materialé deformado entre duas metades de matrizesque fornecem a forma desejada a peça. Adeformação ocorre sob alta pressão em umadeformação ocorre sob alta pressão em umacavidade fechada e assim, pode-se obterpeças forjadas com tolerâncias dimensionaismais estreitas. Para o emprego deste tipo deforjamento, exige-se que se tenha uma altaprodução para justificar o custo elevado.

• É importante utilizar material suficiente parapreencher completamente a cavidade damatriz. Como é difícil calcular a exataquantidade para preenchimento destaquantidade para preenchimento destacavidade, utiliza-se geralmente um excessoque é alojado numa cavidade extra da matriz.

• As peças forjadas são submetidas a tratamentostérmicos posteriores com as seguintesfinalidades:– remoção das tensões internas introduzidas durante o

forjamento e o esfriamento do forjado;forjamento e o esfriamento do forjado;– homogeneização da estrutura da peça forjada;– melhoria de sua usinabilidade e de suas propriedades

mecânicas.

• Para produtos forjados de aço, os principaistratamentos térmicos empregados são orecozimento e a normalização.

• Faixas de temperaturas empregadas paraforjamento:

• As máquinas de forjamento podem serclassificadas de acordo com o princípio deoperação em martelos e prensas deforjamento.forjamento.

• Nos martelos, a força é provocada por um pesocadente, de forma que o impacto resulta emdeformação de metal a uma alta velocidade. Essadeformação ocorre principalmente nas camadassuperficiais da peça, o que pode ocasionar umadeformação irregular se os parâmetros do processodeformação irregular se os parâmetros do processonão forem bem ajustados.

• Geralmente, uma peça é forjada em martelos deforjamento com várias pancadas sucessivas. Ummartelo de forjamento pode aplicar de 60 a 150pancadas por minuto. Nos martelos os tipos deacionamento utilizados empregam cintas, tábuas,cilindros pneumáticos e hidráulicos.

• Nas prensas de forjamento, o metal é submetidoa uma força de compressão à baixa velocidade. Apressão pode aumentar quando o material estásendo deformado e isso provoca uma penetraçãomaior da zona deformada da peça, o que implicanuma deformação mais uniforme e,maior da zona deformada da peça, o que implicanuma deformação mais uniforme e,consequentemente, numa melhor qualidade doproduto. A faixa de operação de carga para asprensas mecânicas é de 300 a 12000 toneladas epara as prensas hidráulicas é de 500 a 18000toneladas.

• As matrizes de forjamento normalmente possuemvárias cavidades de impressão, sendo uma para cadaetapa de processamento do produto por forjamento.As matrizes de forjamento são submetidas a altastensões de compressão, a altas solicitações térmicas etensões de compressão, a altas solicitações térmicas eainda a choque mecânico.

• Devido a essas solicitações, são requeridas as seguintescaracterísticas dos materiais para matrizes: alta dureza,boa tenacidade, boa resistência à fadiga, altaresistência mecânica a quente e a alta resistência aodesgaste.

• As matrizes de forjamento normalmente possuemvárias cavidades de impressão, sendo uma para cadaetapa de processamento do produto por forjamento.As matrizes de forjamento são submetidas a altastensões de compressão, a altas solicitações térmicas etensões de compressão, a altas solicitações térmicas eainda a choque mecânico.

• Devido a essas solicitações, são requeridas as seguintescaracterísticas dos materiais para matrizes: alta dureza,boa tenacidade, boa resistência à fadiga, altaresistência mecânica a quente e a alta resistência aodesgaste.

• Por estampagem entende-se o processo defabricação de peças, através do corte oudeformação de chapas em operação deprensagem a frio. Emprega-se a estampagemprensagem a frio. Emprega-se a estampagemde chapas para fabricar-se peças com paredesfinas feitas de chapa ou fita de diversos metaise ligas.

• Devido às suas características este processo de fabricação éapropriado, preferencialmente, para as grandes séries depeças, obtendo-se grandes vantagens, tais como:– Alta produção;– Reduzido custo por peça;– Bom acabamento, não necessitando processamento posterior;– Bom acabamento, não necessitando processamento posterior;– Maior resistência das peças devido à conformação, que causa o

encruamento no material– Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da

produção e a facilidade para a detecção de desvios.

• Como principal desvantagem deste processo, podemosdestacar o alto custo do ferramental, que só pode seramortizado se a quantidade de peças a produzir forelevada.

• Na conformação de copo, o disco metálico,através da ação do punção na sua regiãocentral, é deformado em direção a cavidadecircular da matriz, ao mesmo tempo em que acircular da matriz, ao mesmo tempo em que aaba ou flange, ou seja, a parte do disco ondenão atua o punção movimenta-se em direçãoà cavidade.

• O esforço total exercido pelo punção, ou seja,o esforço de estampagem é igual a soma dosesforços atuantes em todas as partes do copo.Se o esforço de estampagem provoca emSe o esforço de estampagem provoca emqualquer parte do copo uma tensão superiorao limite de resistência do material da chapa,ocorrerá a fissura nesta parte.

• Em decorrência dos diversos estados detensão nas diversas partes do copo, ao longoda operação de estampagem, as paredes docopo apresentam espessuras diferentes. Nestecopo apresentam espessuras diferentes. Nestesentido, geralmente o fundo mantém amesma espessura do disco inicial, e as lateraisapresentam-se mais espessas nas bordas e, naparte inferior junto à dobra de concordânciacom o fundo, menos espessas

• A lubrificação tem grande influência naredução dos esforços de atrito entre a chapa ea matriz e entre a punção e o sujeitador. Anatureza de lubrificante é determinada emnatureza de lubrificante é determinada emfunção do nível do esforço de conformação efacilidade de remoção após a conformação.Características de lubrificante no processo:resistência à pressão e facilidade de remoçãoposterior.

• Os fatores metalúrgicos, relacionados aomaterial da peça, são a sua composiçãoquímica e a sua estrutura, fatores quedependem por sua vez, dos processos defabricação e de laminação associados aosfabricação e de laminação associados aostratamentos térmicos de recozimento, queafetam as propriedades mecânicas do materialda chapa, que são de fundamentalimportância em seu comportamento naestampagem.

• Como o processo de estampagem é realizadoa frio, na região de deformação plástica dapeça, ocorre uma elevação da resistênciamecânica (encruamento). Salientando aindamecânica (encruamento). Salientando aindaque, é muito comum uma concepção de peçasgrandes a utilização de perfis, conformadas dechapas, ou nervuras ou rebaixos na própriapeça para aumentar a rigidez.