Cap 5 - Trefilação

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UERJ CAMPUS REGIONAL DE RESENDE ENGENHARIA DE PRODUÇ Ã O Ê NFASE EM PRODUÇ Ã O MECÂ NICA CAPÍTULO 5: PROCESSOS DE TREFILAÇ Ã O DEPARTAMENTO DE MECÂ NICA E ENERGIA PROCESSOS DE FABRICAÇ Ã O IV PROF. ALEXANDRE ALVARENGA PALMEIRA UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Est rada Resende Riachuelo s/n. - Morada da Colina Resende RJ - CEP: 27.523-000 Tel.: (24) 3354-0194 ou 3354-7851 e Fax: (24) 3354- 7875 E-mail: palmei r a@ue r j.b r Quinta-feira, 5 de Maio de 2005

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UERJCAMPUS REGIONAL DE RESENDE

ENGENHARIA DE PRODUÇ Ã O

Ê NFASE EM PRODUÇ Ã O MECÂ NICA

CAPÍTULO 5: PROCESSOS DE TREFILAÇ Ã O

DEPARTAMENTO DE MECÂ NICA E

ENERGIA PROCESSOS DE FABRICAÇ

à O IV

PROF. ALEXANDRE ALVARENGA PALMEIRA

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIROEst rada Resende Riachuelo s/n. - Morada da

Colina Resende — RJ - CEP: 27.523-000

Tel.: (24) 3354-0194 ou 3354-7851 e Fax: (24) 3354-7875E-mail: palmei r a@ue r j.b r

Quinta-feira, 5 de Maio de 2005

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RESUMO

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 trativa aplicada do lado de saída da matriz. O escoamento plástico é produzido principalmente pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material, onde normalmente este trabalho é realizado a frio. A simetria circular é muito comum em peças trefiladas, mas não obrigatória. Os produtos mais comuns obtidos pela trefilação são:

Dentre as vantagens do processo de trefilação podemos destacar: 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

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SUMÁ RIO

I INTROD U Ç ÃO ..................................................................................................................................................... 1

II ESF O R Ç O S ENVOLV I D O S .....................................................................................................................2

II.1 MECÂNICA DA TREFILAÇÃO...........................................................................................2

II.2 FÓ RMULAS BÁSICAS PARA TREFIIAÇ ÃO DE BARRAS REDONDAS.........................3

III M Á Q U INAS DE TREFI L A Ç Ã O ......................................................................................................5

III.1 MÁQUINAS DE TREFILAR SEM DESLIZAMENTO...........................................................5

III.2 MÁQUINAS DE TREFILAR COM DESLIZAMENTO..........................................................6

III.3 SISTEMAS DE LUBRIFICAÇ ÃO................................................................................8

III.4 FERRAMENTAS DE TREFILAÇ ÃO..................................................................................8

IV DESC R I Ç Ã O DO PROC E SSO DE T R EFIL A Ç Ã O ................................................................................15

IV.1 TRATAMENTOS QUÍMICOS MECÂNICOS...............................................................................15

IV.2 TRATAMENTO TÉRMICO DE RECOZIMENTO........................................................................16

V FATORES DE INFL U Ê N C IA NA TREFIL A Ç Ã O .........................................................................18

VI LU B RI F IC A Ç Ã O N A TRE F IL A Ç Ã O ...........................................................................................23

VII PRODUTOS TREFILADOS .........................................................................................................26

VII.1 UTILIZAÇ ÃO DOS PRODUTOS TREFILADOS..............................................................26

VII.2 DEFEITOS TÍPICOS DE PRODUTOS TREFILADOS......................................................26

VIII CO N C LU S Ã O ..........................................................................................................................................31

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Í N DICE DE FIGURAS

Figura 5 - 1: Esforços predominant es na t refilação............................................................2

Figura 5 - 2: Máquina de t refilar sem deslizament o............................................................6

Figura 5 - 3: Máquina de t refilar com deslizament o............................................................6

Figura 5 - 4: Máquina de t refilar com deslizament o.............................................................7

Figura 5 - 5: Represent ação esquemát ica da at uação da ferrament a de t refilação —

fieira.................................................................................................................................9

Figura 5 - 6 : Ferrament a de t refilação — fieira..................................................................9

Figura 5 - 7: Ferrament a de t refilação — angulos de t rabalho..........................................10

Figura 5 - 8: Tipos mais comuns de perfis de fieiras...........................................................10

Figura 5 - 8: Efeit o da cont ra-t ração do fio na t refilação.................................................13

Figura 5 - 8: Rolo de fio t refilado.......................................................................................20

Figura 5 - 8: Defeit os t ípicos de produt os t refilados.......................................................28

Figura 5 - 8: Rupt ura t ipo est ricção.................................................................................28

Figura 5 - 8: Rupt ura t ipo borra.........................................................................................29

Figura 5 - 8: Rupt ura t ipo come........................................................................................29

Figura 5 - 8: Rupt ura t ipo palha........................................................................................30

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I INTRODUÇ Ã O

A trefilação é um processo de conformação plástica que se realiza pela operação de conduzir um fio (ou barra ou tubo) através de uma ferramenta denominada fieira, de formato externo cilíndrico e que contém um furo em seu centro, por onde passa o fio. Esse furo, com diâmetro decrescente apresenta um perfil na forma de funil curvo ou cônico.

A passagem do fio pela fieira provoca a redução de sua secção e, como a operação é comumente realizada à frio, ocorre o encruamento com alteração das propriedades mecânicas do material do fio. Esta alteração se dá no sentido da redução da dutilidade e aumento da resistência mecânica. Portanto, o processo de trefilação comumente é um trabalho de deformação mecânica realizado à frio, isto é, a uma temperatura de trabalho abaixo da temperatura de recristalização (O que não elimina o encruamento) e tem por objetivo obter fios (ou barras ou tubos ) de diâmetros menores e com propriedades mecânicas controladas. Entre as diversas etapas da trefilação (isto é, entre as diversas passagens por sucessivas fieiras de diâmetros finais decrescentes), pode-se tornar conveniente a realização de um tratamento térmico de recozimento de dutilidade necessária ao prosseguimento do processo ou ao atendimento de requisitos finais de propriedades mecânicas específicas para o uso do produto trefilado.

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II ESF O R Ç OS ENVOLVIDOS

II.1 MECÂ NICA DA TREFILAÇ Ã O

Os esforços preponderantes na deformação são esforços de compressão exercidos pelas paredes do furo da ferramenta sobre o fio, quando de sua passagem, por efeito de um esforço de tração aplicado na direção axial do fio e de origem externa. Como o esforço externo é de tração, e o esforço que provoca a deformação é de compressão, o processo de trefilação é classificado como um processo de compressão indireta (Figura 5 - 1).

Figura 5 - 1: Esforços predominantes na trefilação.

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t

t

DD

D

D

O

O

R

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II.2 FÓ RMULAS BÁ SICAS PARA TREFIIAÇ Ã O DE BARRAS REDONDAS

II.2.1 Tens ã o de t r e f ila ç ã o ( mé t odo da divis ã o de elemen t os,

sem enc r uament o )

com:

Pt = σ O

1+ B [1− (1− R)B ]B

B = µ cot gα

e

onde:

σ O

R = 1 − A

AO

= limite de escoamento do material

µ = coeficiente de atrito na interface barra-fieira

α = semi-ângulo da fieira

R = relação de trefilação

Ao = área da secção transversal da barra a trefilar

A = área da secção transversal da barra trefilada

II.2.2 Condi ç ã o de r edu ç ã o m á xima ( com enc r uame r n t o )

• sem atrito P = σ ln 1

1 − R

• tensão máxima admissível P = σ

• então 1= 1 e R = 63%

1 − R

Uma gama de fieiras para a trefilação de aço, pode ser calculada de maneira simplificada utilizando as seguintes fórmulas:

2

= nn

2o

e R =

2n

2n

−1

= C te

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D *

2

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n – número de passes desejado

Do – Diâmetro na primeira cabeça

Dn – Diâmetro na última cabeça

R – Relação de redução de seção

Exempl o : Calcular os diâmetros em cada cabeça de uma gama para trefilar um fio para o Ø1,30mm, com o diâmetro na primeira cabeça sendo Ø4,80mm com 10 fieiras:

Sendo assim temos : n=10, Do=4,80 mm e Dn=1,30 mm

R = 10 1.30 = 0.7700884.802

Dn

=2n−1

D1

=(4.80) 2 * 0.77088 = 4.21

D6

=(2.49) 2 * 0.77088 = 2.19

D2

=(4.21) 2 * 0.77088 = 3.69

D7

=(2.19) 2 * 0.77088 = 1.92

D3 =

D4

=

D =

(3.69) 2 * 0.77088 = 3.24

(3.24) 2 * 0.77088 = 2.84

(2.84) 2 * 0.77088 = 2.49

D8 =

D9 =

D =

(1.92) 2 * 0.77088 = 1.68

(1.68) 2 * 0.77088 = 1.48

(1.48) 2 * 0.77088 = 1.30

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III MÁ QUINAS DE TREFILAÇ Ã O

As máquinas de trefilar podem ser classificadas segundo três critérios:

– Quanto ao modo com que exercem o esforço de trefilação;– Quanto ao sistemas de lubrificação adotados;– Quanto aos diâmetros dos fios trefilados.

A classificação, quanto ao modo com que exercem o esforço de trefilação, dá-se segundo dois tipos:

– Máquina de trefilar sem deslizamento;– Máquina de trefilar com deslizamento.

III.1 MÁ QUINAS DE TREFILAR SEM DESLIZAMENTO

A máquina de trefilar sem deslizamento contém um sistema de tração do fio, para conduzi-lo através do furo da fieira, constituído de um anel tirante que primeiro acumula o fio trefilado para depois permitir o seu movimento em direção a uma segunda fieira. Nesta, o fio trefilado passa tracionado por um segundo anel tirante que também acumula fio trefilado. O processo prossegue de igual modo para as fieiras seguintes nos tradicionais sistemas de trefilação múltiplos e contínuos, ou seja, com diversas fieiras em linha na mesma máquina (Figura 5 - 2).

Devido ao aumento de comprimento do fio após a passagem por cada fieira, as velocidades dos anéis são diferentes e de valor crescente, para a compensação desse aumento de comprimento. Contudo, essas diferenças de velocidade nem sempre são facilmente atingidas com precisão, o que torna necessário a acumulação do fio nos anéis para atuar como reserva de fio, se os anéis seguintes atuarem a uma velocidade maior, até o reajuste necessário para manter novamente a proporção ideal entre as velocidades dos anéis. Se a quantidade do fio acumulado num anel for aumentando, deve-se reduzir a velocidade desse anel ou aumentar a velocidade do anel seguinte.

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Figura 5 - 2: Máquina de trefilar sem deslizamento.

III.2 MÁ QUINAS DE TREFILAR COM DESLIZAMENTO

Para a trefilação de fios metálicos de pequenos diâmetros, as máquinas com deslizamento são as mais utilizadas (Figura 5 - 3 e Figura 5 - 4).

Figura 5 - 3: Máquina de trefilar com deslizamento.

Essas máquinas têm o seguinte princípio de funcionamento:

1ª O fio parte de uma bobina, num recipiente denominado desbobinadeira, passa por uma roldana e se dirige alinhado à primeira fieira;

2ª Na saída da fieira, o fio é tracionado por um anel tirante, no qual ele dá certo número de voltas, em forma de hélice cilíndrica de passo igual ao diâmetro do fio, de tal modo que no inicio da hélice o fio fique alinhado com a primeira fieira e no fim da hélice com a segunda fieira;

3ª Número de voltas ou espirais de fio no anel depende da força de atrito necessária para tracionar o fio através da primeira fieira; o movimento do fio na forma de hélice

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provoca o seu deslizamento lateral no anel;

4ª Segundo anel faz o fio passar pela segunda fieira, porém girando a uma velocidade maior do que a do primeiro anel, para compensar o aumento do comprimento do fio;

5ª O sistema prossegue dessa forma para as demais fieiras e anéis.

Figura 5 - 4: Máquina de trefilar com deslizamento.

Devido às variações das condições de trefilação, principalmente referentes ao aumento do diâmetro do fio trefilado causado pelo desgaste da fieira, o anel tirante pode ter também um movimento relativo de deslizamento tangencial (na direção das espirais ao redor de um eixo), pois sua velocidade de rotação é estabelecida com base nas condições ideais de trefilação.

A máquina trefiladora com deslizamento tenderia a ter um comprimento grande para as condições de fieiras múltiplas. Para resolver esse problema, utiliza-se duas árvores de eixos paralelos com anéis de diâmetros crescentes à medida que os diâmetros dos fios decrescem (pois, como as velocidades angulares são as mesmas, pelo fato dos anéis se localizarem solidariamente no mesmo eixo, as velocidades tangenciais dos anéis maiores devem ser maiores). Esse conjunto de anéis presos a um eixo denomina-se tirante; a máquina opera com dois cones, um para a ida e outro para a volta do fio que passa pelas fieiras colocadas entre os cones.

O deslizamento lateral ou tangencial do fio sobre o anel provoca o seu gradativo desgaste, exigindo uma operação periódica de retificação, de modo a manter a relação estabelecida entre as velocidades do conjunto de anéis. Os anéis são fabricados em aço não temperado, mas com um revestimento de metal-duro ou metal cerâmico (o material cerâmico é particularmente usado quando se trefila fios capilares).

Na operação final de bobinamento deve-se fazer variar continuamente a velocidade angular do carretel para cada camada de fio enrolado, pois a velocidade periférica deve ser mantida constante. Esse controle de velocidade tem que ser muito parecido para os fios finos (diâmetros menores de 1,5 mm), pois as variações de velocidades são muito

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pequenas. Além do controle da velocidade variável para cada camada, no entanto, deve-se ainda controlar a colocação do fio em cada camada com um movimento de velocidade lateral constante, de acordo com cada diâmetro de fio trefilado a ser bobinado.

Mantém-se o passo constante quando o movimento de distribuição está ligado ao movimento do carretel, de modo que o primeiro diminui à medida que o segundo também diminui. O passo diminui, porém, à medida que aumenta o diâmetro de bobina, se a velocidade de distribuição for constante e independente da crescente velocidade tangencial do carretel para cada camada. Na operação de recozimento, quando necessário, a parte mais externa da bobina tende a comprimir a parte mais interna, e o fato do passo interno ser maior permite uma melhor acomodação das pressões, sem o perigo de danificar as camadas internas.

III.3 SISTEMAS DE LUBRIFICAÇ Ã O

em:

As máquinas de trefilar são classificadas de acordo com o sistema de lubrificação

– Máquinas com sistema de imersão, em que a fieira e os anéis permanecem imersos no líquido refrigerante e lubrificante;

– Máquinas com sistema de aspersão, em que a fieira recebe um jato de líquido refrigerante e lubrificante.

III.4 FERRAMENTAS DE TREFILAÇ Ã O

A qualidade e o custo do produto da trefilação, barras ou fios, depende muito da natureza da fieira. A fieira, ou ferramenta de trefilar, é constituída de quatro regiões distintas, ao longo do furo interno (Figura 5 - 5). Na Figura 5 - 6, pode ser observado uma fieira atuando junto a redução de um fio máquina.

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Onde:

a – Cone de entrada

b – Cone de trabalho

c – Cilindro de calibração

d – Cone de saída

Figura 5 - 5: Representação esquemática da atuação da ferramenta de trefilação – fieira.

Figura 5 - 6: Ferramenta de trefilação – fieira.

O cone de entrada tem a finalidade de guiar o fio em direção ao cone de trabalho e permitir que o lubrificante acompanhe o fio e contribua para a redução do atrito entre as superfícies do fio e do cone de trabalho. No cone de trabalho ocorre a redução, sendo, portanto, a região onde é aplicada ao fio o esforço de compressão e onde o atrito deve ser minimizado para reduzir, também ao mínimo, o desgaste da fieira.

O denominado ângulo (ou semi-ângulo) da fieira, refere-se ao ângulo do cone de trabalho (Figura 5 - 7). No cilindro de calibração ocorre o ajuste do diâmetro do fio: é objeto de controle o comprimento, ou melhor a altura desse cilindro, pois, quando essa altura é pequena, facilita as operações de retificação das fieiras gastas para a obtenção de uma fieira de diâmetro final maior. O cone de saída deve proporcionar uma saída livre do fio sem causar danos nas superfícies da fieira e do fio. Os tipos comuns de perfis estão ilustrados na Figura 5 - 8.

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α- Semi-ângulo do cone de trabalho

β - Semi ângulo de

entrada γ - Semi-ângulo

de saída Hc – Altura do

cilindro decalibração

Dc – Diâmetro do cilindro de calibração

Figura 5 - 7: Ferramenta de trefilação – angulos de trabalho.

Figura 5 - 8: Tipos mais comuns de perfis de fieiras.

Dos materiais usados para a fabricação da ferramenta de trefilar, são exigidas as seguintes características:

– Permitir a trefilação de grande quantidade de fios sem que ocorra um desgaste acentuado da fieira;

– Permitir a trefilação a altas velocidades para produzir elevadas quantidades por unidade de tempo;

– Permitir a adoção de elevadas reduções de secção;– Conferir calibração constante do diâmetro do fio;– Conferir longa vida à ferramenta, sem necessidade de paradas da máquina de trefilar

para controle de dimensões e substituição da ferramenta;

– Permitir a obtenção de superfície lisa e brilhante no fio durante longo período de uso.

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Os materiais comumente empregados para os fios são:

– Diamante, para fios de diâmetro até ou menor que 2 mm;– Metal-duro, para fios de diâmetro maior que 2 mm.

As fieiras fabricadas com metal-duro são obtidas pelas seguintes etapas de fabricação:

– Mistura dos pós metálicos;– Compressão dos pós em matriz com forma próxima da forma final;– Correção da forma por raspagem;– Sinterização a uma temperatura elevada e em atmosfera controlada;– Polimento final.

Durante a sinterização, as dimensões da fieira sofrem redução e a densidade do material se eleva. A mudança de dimensões deve ser prevista para deixar um sobremetal, da ordem de décimos de milímetros, necessário para a etapa final de polimento que confere à superfície do furo da fieira um aspecto especular. O metal-duro empregado é constituído essencialmente de cerca de 95% de carboneto de tungstênio e 5% de cobalto, podendo conter ainda cromo e tântalo. A composição depende do tipo de metal a ser trefilado que exigira determinadas propriedades físicas da fieira. Para se alcançar propriedades de resistência ao desgaste próximas do diamante, procura-se obter metal-duro com dureza de 95 RA e densidade de 15,5 (Paparoni, n013, pp. 5-15). As fieiras de metal-duro são constituídas de um núcleo de metal-duro e um suporte de aço de dimensões que dependem do diâmetro do fio a trefilar.

Os diamantes industriais, provenientes de pedras não-trabalhadas ou de lascas de pedras lapidadas, são usados para fieiras após o estudo da orientação cristalográfica que melhor permita a furação para determinado diâmetro. Não devem ter defeitos e devem possuir suficiente dureza e resistência mecânica em todas as direções de trabalho. O diamante se cristaliza num sistema cúbico e a direção de maior resistência mecânica é a que conjuga os vértices diagonalmente opostos da célula elementar do reticulado cristalino, ou seja, a direção do quarto eixo de simetria. Essa direção deve coincidir com a do eixo do furo da fieira1 pois a precisão na definição da direção do furo é essencial para a vida da

fieira e para que não apareçam defeitos no fio a trefilar. A pedra é incrustada num suporte, e esse suporte é envolvido por um montante metálico para dar rigidez ao sistema e facilitar a dissipação do calor gerado quando do uso da ferramenta.

A vida média da fieira é estimada com referência à quantidade de material que pode trabalhar sem necessidade de recuperação (com nova retificação e polimento para diâmetro maior), para um determinado diâmetro de fio trefilado. Observa-se que a relação entre o diâmetro e a vida da ferramenta (medida em aumento do diâmetro do furo por massa de

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material trabalhado) obedece, até a primeira recalibração, a uma lei logarítmica (Paparoni, n'13, p. 12, fig. 6; catálogo da Philips do Brasil - Fieiras de Diamante, pp. 3-5). A vida média é estimada para condições de trabalho normais de montagem e colocação da fieira na máquina de trefilar, de temperatura de trabalho, de lubrificação, de homogeneidade do material do fio e de limpeza do meio ambiente de trabalho.

A manutenção e o controle dimensional das fieiras são comumente realizados com microscópio monocular para diâmetros pequenos de furos da fieira, com aumentos de 50 a 80 vezes. Para essas operações, a fieira é cuidadosa e previamente limpa com solventes e ar comprimido. Além da verificação do perfil, do diâmetro e da ovalização do furo da fieira, podem ser observados os eventuais defeitos no fio (para especificação dos materiais para as fieiras ver Metais Handbook, vol. 3,9' ed., pp. 521-525).

III.4.1 Fa t o r es que in f luenciam o desgas t e

1. Máquina:

• Cabrestantes

– Excentricidade

– Superfície

– Rugosidade

– Jogo no eixo

• Alinhamento das fieiras

• Montagem do fio

– Lubrificação

– Número de voltas nos cabrestantes

• Tensão mecânica de desenrolagem e enrolagem

• Vibrações transmitidas ao fio

• Velocidade de trefilação

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2. Lubrificação

• Úmida

– Estabilidade do banho

– Temperatura do banho

– Contaminação

• Seca

– Concentração de Bórax sobre o fio

– Retirada de sabão queimado da caixa de sabão

III.4.2 E f ei t o da Con t r a - T r aç ã o do f io na t r e f ilaç ã o

Onde:

F=f.eρ∝

F= força de tração

f= força de contra-tração

ρ= Arco de enrolamento

∝= Coeficiente de atrito

Figura 5 - 9: Efeito da contra-tração do fio na trefilação.

O esforço de trefilação F que corresponde ao escoamento do metal é constante. O esforço de contra tração é variável.

a) Influê ncia da t ensão f sobre o desgast e da fieira

O desgaste da fieira é tanto maior quanto menor for o esforço de contra tração. Isto é explicado pelo fato de a contra tração alongar o fio, diminuindo o trabalho da fieira.

b) Influê ncia da t ensão f na rupt ura do fio

O esforço exercido sobre o fio é máximo entre a fieira e o cabrestante B, onde o fio tem sua seção reduzida. As rupturas por estricção aparecem próximas à saída da fieira. Podemos reduzi-las, diminuindo a força F, ou seja, diminuindo

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a força F pois T é constante. Reduz-se a força F, aumentando-se o número de voltas de fio no cabrestante A.

c) Influê ncia da força f sobre o desgast e cabrest ant e

O desgaste cabrestante é diretamente proporcional ao deslizamento. Aumentando-se o número de voltas de fio sobre o cabrestante diminui o seu desgaste.

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IV DESCRIÇ Ã O DO PROCESSO DE TREFILAÇ Ã O

A seqüência de processamento do fio na máquina de trefilação já foi descrita (item

III.1 e III.2) e cabe, a seguir, fazer algumas considerações sobre os tratamentos

complementares e o controle do processo.

IV.1 TRATAMENTOS QUÍMICOS MECÂ NICOS

A preparação da matéria-prima para a trefilação se dá em operações de trabalho a quente. O aquecimento do metal a trefilar provoca a formação de camadas de óxidos em sua superfície. Esses óxidos devem ser retirados, pois, caso contrário, reduzem a vida da fieira e ficam inclusos no produto trefilado, prejudicando a sua qualidade.

O processo de retirada dos óxidos por meio químico é denominado decapagem e o processo de retirada mecânica é denominado rebarbação. A adoção de um ou outro processo depende dos custos envolvidos e da qualidade exigida do fio. A rebarbação, que é essencialmente um processo de usinagem com retirada de cavaco, é mais custosa, mas conduz à obtenção de um produto de qualidade melhor que o obtido com a decapagem. O processo de decapagem consiste de três etapas básicas:

1ª Imersão dos fios em tanque de solução ácida decapante;

2ª Lavagem com jato de água fria,

3ª Lavagem adicional em tanques com água aquecida, contendo aditivos neutralizantes da ação ácida.

A composição das soluções decapantes e neutralizantes e as suas temperaturas de trabalho dependem da natureza química do metal do fio.

O jato de água fria aplicado aos rolos de fios decapados tem a finalidade de retirar os restos de ácidos e resíduos de pó metálico. A solução neutralizante tem por objetivo eliminar a ação de resíduos de ácido e tornar a superfície de metal do fio mais resistente à

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ação oxidante do meio ambiente. As operações de decapagem podem apresentar graus diferentes de automatização.

Na operação de rebarbação, a retirada de uma fina camada de metal da superfície do fio é feita com uma ferramenta de usinagem circular, de gume cortante e semelhante a uma fieira invertida. Essa ferramenta pode ter a seu redor um dispositivo de quebra-cavaco para facilitar a retirada do cavaco da zona de usinagem. Após operação de usinagem, na qual não é possível manter tolerâncias muito estreitas para o diâmetro do fio devido ao desgaste da ferramenta, o fio passa por fieiras calibradoras do diâmetro. O fio proveniente desse processo, melhor chamado de barra ou fio-máquina, possui um diâmetro de cerca de 6 a 5 mm.

IV.2 TRATAMENTO TÉ RMICO DE RECOZIMENTO

O controle das propriedades mecânicas do fio durante o processo de trefilação e muito importante para que este possa ter prosseguimento, sem ruptura do fio, e para que o fio, ao final, apresente as características dimensionais, mecânicas e metalúrgicas exigidas por sua utilização. Além das propriedades mecânicas, dependendo da natureza do metal do fio e do seu uso, são controladas as propriedades de resistência a corrosão e as propriedades elétricas.

Durante a trefilação, que é realizada abaixo da temperatura de recristalização, o fio sofre um efeito de aumento da sua resistência mecânica e de redução da sua ductilidade, devido à deformação plástica, caracterizando o denominado efeito de encruamento. Acima de um certo grau de encruamento não é mais possível trabalhar o fio, sendo então necessário, para o prosseguimento do processo de trefilação, a aplicação de um tratamento térmico de recozimento. Além disso, muitas utilizações do fio exigem características de elevada ductilidade, o que também conduz à necessidade desse tratamento térmico (Paparoni, n~15, pp. 7-20).

Para se evitar o ataque da superfície do metal na operação de aquecimento, por ocasião do tratamento térmico, deve-se realizar o recozimento em fornos de atmosfera protetora isenta da presença de oxigênio ou de outros gases contaminantes. A atmosfera protetora pode ser neutra ou redutora ou, ainda, o meio ambiente pode ser vácuo. As condições de aquecimento podem se dar de dois modos, com bons resultados:

– Tempos curtos a temperaturas mais elevadas;– Tempos longos a temperaturas mais baixas.

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A temperatura e o tempo de tratamento dependem contudo do grau de encruamento inicial do metal, das propriedades mecânicas e tamanho de grãos finais desejados e da natureza do metal (composição química e estrutura metalográfica).

Os fornos de recozimento, adotados para fios, podem ser fornos de poço, verticais ou de campânula, com ou sem atmosfera protetora e com aquecimento por energia elétrica ou fluidos combustíveis: cada tipo apresenta vantagens técnicas e econômicas específicas (Paparoni, nºl6, pp. 11-20).

Os fornos de recozimento podem ser também do tipo contínuo, onde ocorre o tratamento do fio à medida que passa pelo interior do forno (ao contrário dos fornos mencionados anteriormente onde os fios são conduzidos em rolos ou bobinas, conforme o diâmetro do fio, para seu interior). O recozimento continuo acoplado à máquina trefiladora pode se dar também da seguinte forma: o fio é recozido, após a passagem pela última fieira e antes do bobinamento final, pela passagem de corrente elétrica através de um certo comprimento de fio. A principal variável de controle é a velocidade do fio, pois a tensão e a corrente elétrica são mantidas constantes ( Paparoni, no 19, pp. 54-57 ).

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V FATORES DE INFLUÊ NCIA NA TREFILAÇ Ã O

Na trefilação de fios, apesar do trabalho ser realizado a frio, as temperaturas no local da ferramenta podem se elevar consideravelmente em função das condições de atrito (ou seja, de lubrificação) e da velocidade de trabalho, alterando consequentemente as propriedades mecânicas do material sob deformação e as condições de escoamento.

As dificuldades, de natureza experimental, para verificar o comportamento do material durante o processamento, residem principalmente nas pequenas secções do produto ( no caso de fios finos ) e nas elevadas velocidades de trabalho. As pequenas dimensões do fio dificultam a observação dos modos de escoamento pelos métodos visuais de traçado de riscos em seções longitudinais, como se pode fazer no processo de extrusão.

Não são, porém, somente as dimensões pequenas que dificultam a aplicação dessa técnica de observação, mas também a própria natureza do processo, que não ocorre com compressão num recipiente fechado, como na extrusão, que evita a separação das partes cortadas longitudinalmente. As altas velocidades de trefilação também alteram substancialmente o comportamento do metal e dificultam a observação durante o processamento.

As técnicas experimentais de aplicação mais imediata são as técnicas convencionais de ensaios mecânicos (com determinação de resistência e ductilidade do fio antes e após a trefilação), ensaios metalográficos (com exame de microestrutura em secções transversais e longitudinais também antes e após a trefilação) e verificação metrológica (diâmetros, ovalizações e defeitos). A análise dos fatores de influência no processo de trefilação visa, fundamentalmente, encontrar as melhores condições de trabalho, objetivando-se alcançar:

– Alta velocidade de trefilação, para obtenção de elevada produtividade;– Pequenas forças de trefilação, para utilização de máquinas menos robustas e para

poupar energia;

– Trefilados de qualidade mecânica e metalúrgica adequadas aos usos específicos, onde comumente são requeridos uniformidade estrutural e dimensional e ausência de defeitos superficiais.

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As seguintes observações básicas podem ser feitas, segundo Barrand-Gadeau:

a) As velocidades de trefilação tendem a permanecer em níveis mais baixos do que os níveis que originalmente se procura atingir para uma maior produção por unidade de tempo. Isso se deve ao fato de que mesmo com o uso de lubrificantes especiais (e de alto custo) somente é possível pequenas reduções por fieira, o que eleva o número de fieiras necessário para uma determinada redução (por exemplo: para os fios de alumínio, ou seja, com diâmetros mínimos de 0,02 mm, as velocidades inicialmente pretendidas eram de 3.500 m/min reduzindo-se posteriormente para 2.400 m/min). Com elevadas velocidades de trefilação, o fluido lubrificante pode se decompor, devido ao aumento da temperatura, e perder a sua eficiência lubrificante e refrigerante. Além disso, para velocidades elevadas, as condições de operação, sob o ponto de vista térmico, tendem a ser adiabáticas e, para velocidades mais baixas, aproxima-se da condição isotérmica - tais condições térmicas influem, de maneira acentuada, na natureza e forma do escoamento do material e, consequentemente, nas propriedades mecânicas do fio trefilado.

b) O trabalho de deformação é maior na periferia do que no centro do fio, e a diferença é tanto maior quanto maior for a redução, ou seja, a relação entre a secção inicial e final. Desse fato, conclui-se que as propriedades mecânicas do fio também são função da distribuição das intensidades de redução no decorrer das diversas passagens pela fieira

c) O calor gerado na trefilação, e que é transmitido ao fio, tem origem no efeito de atrito entre o fio e a fieira e entre o fio e o anel tirante (no caso de máquinas do tipo com deslizamento). A estas fontes geradoras de calor associa-se a proveniente da deformação plástica do fio. Se não houver refrigeração suficiente, pode ocorrer o recozimento do fio pelo aquecimento, o que alteraria suas propriedades mecânicas. A intensidade de aquecimento é influenciada pela forma de fieira, pelo número de fieiras para uma mesma redução total e pelas condições de lubrificação e refrigeração.

d) Os materiais da fieira, a base de metal-duro ou diamante, apresentam maior resistência ao desgaste do que os aços-liga e é isso que permite velocidades de trabalho mais elevadas. Esses materiais apresentam contudo baixo coeficiente de transmissão de calor, o que dificulta a retirada de calor da região de conformação. Para contornar este problema, as fieiras construídas com tais materiais, de elevada resistência ao desgaste, são montadas em suportes metálicos (aços ou latões), que apresentam maior condutibilidade térmica.

e) O perfil da fieira tende a ser cônico para a maioria dos usos, pois apresenta melhores resultados e facilita a sua obtenção na usinagem. O ângulo do cone de trabalho varia em função do diâmetro do fio e do grau de redução, tendendo contudo a atingir valores maiores que o ótimo determinado em função desses dois fatores (que, para o alumínio,

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é de 12o, devido à necessidade de promover a penetração do fluido lubrificante e refrigerante e reduzir área de contato com o fio, para as velocidades de trabalho mais elevadas. Para um mesmo ângulo, no entanto, o comprimento do cone de trabalho (Ou melhor, a altura) é maior para reduções maiores. Utilizando um maior número de fieiras, e limitando a redução por fieira, obtêm-se melhores condições de lubrificação e refrigeração.

A homogeneidade estrutural do material inicial do fio é relativamente elevada, pois a fabricação desse fio (chamado fio-máquina -figura ao lado) se dá por processos de conformação mecânica, como laminação ou extrusão nos quais se obtém estruturas recozidas de grãos de dimensões variáveis com pouca dispersão (principalmente para fios de secções menores). A trefilação, como processo de transformação a frio, melhora a homogeneidade, conduzindo à obtenção de uma estrutura encruada. Contudo, na trefilação, deve-se evitar aquecimentos muito elevados que podem prejudicar a uniformidade granular e causar, no caso de certas ligas metálicas, transformações indesejáveis de fase. Um rolo de fio trefilado pode ser observado na Figura 5 - 10.

Figura 5 - 10: Rolo de fio trefilado.

Apesar da uniformidade estrutural do material, obtida nos processos de preparação do fio para trefilar, podem surgir defeitos originados durante o processamento. Da análise da influência do perfil da ferramenta e da determinação do ângulo ótimo do cone de trabalho, no caso da trefilação de fios de aço, pode-se extrair as seguintes observações de Bonzel:

a) Pode-se considerar a ferramenta como um dispositivo que tem a função de reduzir a secção do fio, transformando uma parte da tensão de tração em tensão de compressão. Essa tensão de compressão é induzida pela inclinação do furo da ferramenta e se distribui irregularmente pelo volume de metal sob deformação. A irregularidade dessa distribuição é condicionada pela eficiência da lubrificação, pela relação entre o diâmetro de entrada e de saída (ou seja, pela redução), pelo perfil do furo (perfil da ferramenta) e pelo material da ferramenta.

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b) As condições de lubrificação alteram o efeito do atrito e esse provoca a concentração das tensões de compressão na entrada da ferramenta enquanto a tensão predominante na saída é de tração. Quanto maior for o coeficiente de atrito, mais acentuada será a tendência da pressão na parede de decrescer à medida em que o ponto considerado se aproxima da saída. E possível, assim, imaginar um ponto onde essa pressão se torne nula, provocando a perda de contato do fio com a ferramenta (o que se verifica em condições de lubrificação insuficiente).

c) Por outro lado, uma lubrificação perfeita, ou uma mudança adequada no ângulo (do cone) da ferramenta, pode tender a diminuir o efeito de redução da tensão de compressão no fio à medida que se aproxima da saída da ferramenta.

d) O perfil da ferramenta deve ser tal que, juntamente com as condições de trabalho e de lubrificação, permita o surgimento de pressões pequenas e decrescentes na parede interna, para evitar o excessivo desgaste da ferramenta e para manter uma boa qualidade de superfície no fio trefilado.

e) Se o objetivo básico for a redução da secção total, num menor número possível de passes, o melhor é aproximar o ângulo da ferramenta do ângulo ótimo que corresponde à menor força de trefilação, o que reduz o risco de ruptura do fio ou da sua deformação por tração após a saída da ferramenta.

f) Se, ao contrário, o objetivo básico for reduzir a secção com um menor encruamento possível, o ângulo da ferramenta não tem tanta importância. Para manter baixo o índice de desgaste da ferramenta, porém, é melhor adotar um ângulo ótimo (ângulo ideal para a mínima força de trefilação), pois a pressa o será então menor, lembrando que o ângulo decresce com a diminuição da redução.

g) Em resumo, para melhor eficiência do processo nas reduções intensas, o ângulo da ferramenta deve ser igual ao ótimo; para menor desgaste, nas reduções pequenas, deve ser menor que o ótimo. De qualquer forma, porém, a determinação do melhor ângulo nas condições reais de processamento é sempre uma tarefa experimental.

De um extenso trabalho de revisão do assunto de Wistreich pode-se destacar as seguintes anotações que permitem conhecer melhor as condições usuais de trabalho na trefilação:

a) O processo de trefilação tem se desenvolvido muito mais através da experiência conferida pela prática industrial do que pela aplicação de conhecimentos científicos. O processo de trefilação ocorre com as seguintes características usuais, exemplificadas para o caso do cobre: redução de 6,23 a 0,025 mm, a partir de barras laminadas com cerca de 50 passes consecutivos em máquinas múltiplas de 5 a 21 fieiras; lubrificação pelo método seco inicialmente, passando ao método úmido a partir de 0,78 mm; reduções iniciais de 20 a 45% para atingir reduções de 15 a 25% para os fios finos

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(diâmetros menores de 0,78 mm); velocidade de trefilação de 30 a 2.400 m/min (dependendo do material e do diâmetro do fio); e ferramentas de perfil cônico tendo semi-ângulo de 4 a 120 e uma parte cilíndrica com comprimento igual a até dois diâmetros finais.

b) O coeficiente de atrito entre o fio e a ferramenta, que influi de maneira decisiva no desgaste desta e no aquecimento e no acabamento superficial do fio, é considerado como variando, para as diferentes condições de operação, entre 0,01 e 0,10. Quando o fio é lubrificado com uma película sólida, notadamente constituída de sabão, o coeficiente de atrito fica entre 0,01 e 0,05; quando são empregados lubrificantes líquidos, ou quando o filme sólido tem sua espessura reduzida por uma nova passagem pela fieira sem lubrificação, o coeficiente de atrito varia entre 0,08 e 0,15. A variação do coeficiente de atrito, em princípio, depende das condições de operação, incluindo a natureza dos materiais do fio e da ferramenta.

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VI LUBRIFICAÇ Ã O NA TREFILAÇ Ã O

O fenômeno do atrito é muito importante no processo de trefilação devido ao movimento relativo entre o fio e a fieira. O aumento do atrito provoca maior desgaste da ferramenta e pode causar o aparecimento de defeitos superficiais no fio, além de exigir maior esforço de trefilação e elevar a temperatura de trabalho.

O coeficiente de atrito entre o fio e a fieira depende da natureza das superfícies em contato e das condições de lubrificação. O calor gerado por este atrito será controlado pela ação do agente lubrificante, que tem também uma ação refrigerante: a temperatura na superfície do fio tenderá a permanecer constante, devido a ação refrigerante, e a temperatura no interior do fio decrescerá para o centro.

Além desta ação refrigerante, a lubrificação na trefilação tem a finalidade de criar entre as superfícies de contato uma película contínua de fluido lubrificante para reduzir o atrito. Como conseqüência da ação lubrificante, consegue-se reduzir o desgaste da fieira, dar bom acabamento superficial ao fio e reduzir o esforço de trefilação. A necessidade de formação da película de fluido exige do agente lubrificante as seguintes características:

– capacidade de evitar o engripamento, ou seja, a soldagem entre as duas superfícies em contato, que resulta da falta de continuidade da película fluida intermediária, conservando, assim, a vida da fieira e o bom acabamento superficial do fio;

– resistência à deteriorização às temperaturas de trefilação;– resistência química à ação desagregadora de eventuais óleos minerais presentes;– capacidade de manter a superfície do fio isenta de resíduos carbônicos provenientes das

operações de tratamento térmico de recozimento.

Os agentes lubrificantes para a trefilação são geralmente compostos de produtos líquidos ou sólidos emulsionáveis em água cuja concentração decresce com a diminuição do diâmetro do fio a trefilar. A ausência de compostos de origem mineral é necessária para evitar a formação de resíduos carbônicos nas operações intermediárias de recozimento, eventualmente necessárias. Nessas condições, comumente empregam-se soluções de sabões, de óleos vegetais ou de graxas animais fracamente aciduladas, com temperaturas de

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trabalho entre 40 e 60º C. Em temperaturas menores, a viscosidade do fluido se altera a ponto de não acompanhar o fio para dentro da fieira e, em temperaturas maiores, a emulsão perde a ação lubrificante e refrigerante (na região de contato onde a temperatura é maior) devido à evaporação da água e alteração química da emulsão.

Em condições de velocidade elevada de trefilação, onde ocorre paralelamente um aumento de temperatura, pode surgir o efeito de engripamento, com a emissão de um ruído característico.

A seleção do agente lubrificante é experimental e baseia-se em informações tais como o tipo de máquina de trefilar, a velocidade de trefilação, a intensidade de fluxo e de volume de agente disponível e, ainda, a qualidade de água de emulsificação empregada.

Outro fator de influência no processo de trefilação, é relacionado ao sistema de lubrificação, a formação de pó metálico em suspensão no fluido proveniente do metal do fio. Esse pó não pode penetrar, com o fluido e o fio, para dentro da fieira, pois, se o fizer, contribuirá para aumentar o efeito de atrito, A sua retirada do circuito do fluido é feita por decantação no reservatório ou por filtragem.

Como já foi mencionado anteriormente, no item referente à máquina de trefilar, o sistema de lubrificação pode se classificar em dois tipos:

– aspersão do fluido na região da fieira:– imersão dos anéis, suporte da fieira, fieira e fios no fluido provocando uma ação local e

também geral nos componentes da máquina.

A classificação dos métodos de lubrificação pode se dar ainda de acordo com a consistência e aderência do lubrificante em relação ao fio:

– lubrificação úmida e eletrolítica, utilizando como fluido lubrificante uma solução eletrolítica (para a trefilação dos fios de aço é constituído de solução em água de sais de cobre e ácido sulfúrico, em pequeno teor, que confere um aspecto brilhante ao trefilado);

– lubrificação seca, utilizando lubrificantes sólidos como sabões;– lubrificação úmida, utilizando soluções ou emulsões de óleos em água, ou somente

óleos;

– lubrificação com pastas e graxas.

Um fator de controle muito importante do lubrificante, e que depende da temperatura do trabalho, é a sua viscosidade. Como exemplos de lubrificantes empregados para a trefilação de fios de cobre podem ser citados os seguintes:

– óleos de colza, para fios de 7 a 2,5 mm;

– emulsão de água e substancia graxa, com temperaturas de trabalho de 38 a 550C, e pH

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de 8,5 a 9,6; evita-se o uso de água dura, que produz uma saponificação indesejável do fluido, pois obstrui a entrada da fieira e os condutos de fluido; os teores recomendados de substância graxa na emulsão são de 17% para fios de 2,5 mm, 14% para 0,18 mm e 1,5% para 0,015 mm.

Em geral, para diâmetros de fio menores de 0,8 mm são empregados métodos de lubrificação úmida, com imersão ou não das fieiras e anéis.

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VII PRODUTOS TREFILADOS

VII.1UTILIZAÇ Ã O DOS PRODUTOS TREFILADOS

– Indústria de cabos de aço;

– Indústria de tubos trefilados;

– Indústria de vergalhões

– Barras redondas

– Condutores elétricos (fios)

VII.2DEFEITOS TÍPICOS DE PRODUTOS TREFILADOS

Os defeitos relacionados à fieira que podem provocar marcas nos fios são:

– Anéis de trefilação (marcas circunferenciais e transversais) decorrentes do desgaste na região do cone de trabalho, provocado pela operação com fios de metais moles;

– Marcas de trefilação (marcas longitudinais) decorrentes do desgaste na região do cone de trabalho, provocado pela operação com fios de metais duros;

– Trincas, que variam desde quebras de parte da ferramenta até fissuramentos superficiais, provocadas por diversos fatores como impurezas do material do fio e do lubrificante, defeito de fiação do núcleo da fieira em seu montante e redução excessiva;

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– Rugosidades decorrentes de erros na operação de polimento ou de lubrificação deficiente no uso;

– Riscos decorrentes de erros na operação de polimento.

Também devem ser considerados os defeitos típicos que podem surgir no processamento de preparação.

A laminação pode provocar no fio os seguintes defeitos:

– Achatamento da secção, quando o fio laminado no penúltimo canal do cilindro de laminação não preenche o canal final;

– Dobras longitudinais, causadas pela saída lateral do fio do canal provocando uma ou duas rebarbas que podem ser reduzidas nas passagens pelos canais seguintes;

– Defeitos nas extremidades pelo corte não suficiente das extremidades da barra inicial.

A extrusão também provoca o aparecimento de defeitos no fio para trefilação. Desses, pode-se destacar:

– Vazio formado na extremidade final do extrudado, devido ao modo de escoamento;

– Riscos longitudinais, devido a marcas ou retenção de partículas duras na superfície de matriz;

– Fissuras, causadas pelas temperaturas de trabalho muito elevadas.

Esses defeitos são transmitidos ao fio trefilado de forma mais ou menos intensa, conforme a sua natureza e as condições de trefilação, e podem ser revelados, muitas vezes, através do ensaio de torção (principalmente para casos em que se manifestam na superfície do fio, antes e após a trefilação):

a) Diâmetro escalonado (causa: partículas duras retidas na fieira que depois se desprendem);

b) Fratura irregular com estrangulamento (causas: esforço excessivo devido a lubrificação deficiente, excesso de espiras no anel tirante, anel tirante rugoso, anel tirante com diâmetro incorreto, redução excessiva);

c) Fratura com risco lateral ao redor da marca de inclusão (causa: partícula dura inclusa no fio inicial proveniente da laminação ou extrusão);

d) Fratura com trinca aberta em duas partes (causas: trincas provenientes da laminação);

e) Marcas na forma de V ou fratura em ângulo (causas: redução grande e parte cilíndrica pequena com inclinação do fio na saída, ruptura de parte da fieira com inclusão de partícula no contato fio-fieira, inclusão de partículas duras estranhas);

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f) Ruptura taça-cone (causas: redução pequena e ângulo de fieira muito grande com acentuada deformação da parte central).

Figura 5 - 11: Defeitos típicos de produtos trefilados.

Muitas rupturas podem ser evitadas se conhecermos a causas que as geram. Algumas rupturas são inevitáveis e são provocadas, seja por má qualidade do fio máquina , seja por defeitos gerados no fio nas operações precedentes.

Outras dependem da maneira de conduzir-se a operação de trefilação e que podem ser evitadas:

i) Rupt ura Tipo Est ricç ão

Figura 5 - 12: Ruptura tipo estricção.

Causas: normalmente a matéria-prima não é a causadora deste tipo de ruptura. A ruptura é ocasionada por uma forte tensão em relação a seção do fio. Uma forte redução de φ devido:

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– Fieira precedente desgastada

– A fieira onde ocorre a ruptura tem seu diâmetro de saída reduzido por acúmulo de material (latão).

ii) Rupt ura Tipo Borra

Descrição: Um acúmulo de metal se forma na entrada do cone da fieira e o fio rompe-se como por estricção, por um esforço superior a carga de ruptura.

Figura 5 - 13: Ruptura tipo borra.

Causas: O cone de trabalho de fieira apresenta um ângulo vivo que raspa o fio. Verificar se a fieira está bem posicionada em seu suporte. Um depósito de impurezas entre a face da fieira e o porta-fieira pode modificar o alinhamento. Limpá-lo corretamente.

iii) Rupt ura Tipo Cone

Descrição: São rupturas bem características e aparecem com freqüência. Estas rupturas indicam que houve um esforço anormal na deformação do metal dentro da fieira (decoesão causada por escoamento anormal do metal).

Figura 5 - 14: Ruptura tipo come.

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Causas:

– Problemas ligados a matéria-prima tais como (segregações, inclusões, rectitudes)

– Problemas ligados ao processo, como:

– Tratamento térmico irregular, trefilação a seco em temperatura elevada, banho de trefilação sem lubrificação.

– Verificar os φ das fieiras e fazer uma volta a mais no cabrestante anterior à fieira onde ocorre a ruptura.

iv) Rupt ura Tipo Palha

O fio divide-se em 2 ou apresenta na região de ruptura um sulco alongado mais ou menos profundo e irregular, característico de um defeito de superfície oriundo das operações precedentes ou de matéria-prima.

Figura 5 - 15: Ruptura tipo palha.

v) Rupt ura por presenç a de met al duro

Descrição: Ruptura decorrente da existência de metal duro ( carbureto de tungstênio) incrustado no fio.

Causas: Fieira estourada, ou partes de equipamento prensada contra o fio. Assemelha-se a um núcleo martensítico.

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VIII CONCLUSÃ O

O processo de trefilação tem início com o fio-máquina, que é o material laminado a quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5 mm. Tem prosseguimento com o tratamento térmico, pois a estrutura do material laminado a quente, conhecido como fio- máquina, o torna inadequado para o trabalho a frio, por apresentar granulação não- homogênea e defeitos internos e superficiais. O tratamento térmico mencionado é comumente denominado de recozimento.

Recorre-se também a recozimentos intermediários, pois cada passe de redução da seção transversal o material sofre um encruamento verificado pela elevação da tensão de escoamento do material que, ao atingir um certo valor, torna a trefilação impraticável.

Por outro lado, durante as etapas de recozimento, devido a fatores como temperatura, tempo de recozimento e componentes da atmosfera de recozimento, o aço adquire uma película superficial de óxido que deve ser eliminada anteriormente à trefilação, devido ao maior coeficiente de atrito correspondente quando comparada com a superfície metálica nua. O processo utilizado para eliminação da película superficial de óxido é a decapagem.

A decapagem é uma etapa também necessária entre as diversas etapas de trefilação, não somente para eliminação de óxidos, mas principalmente para obtenção de uma superfície que retenha eficientemente o lubrificante e é realizada pela passagem dos rolos de arame por sistemas mecânicos (decapagem mecânica) ou por tanques em meio químico (decapagem química) .

Como mencionado, a determinação dos esforços é vital no processo de trefilação. Diversos pesquisadores, como Avitzur [1983], Bonzel [1935], Rowe [1965], Wistreich [1958], têm dedicado muito tempo a esse estudo. Além desses pesquisadores, muitos outros têm trabalhado no sentido de estabelecer uma relação entre a força necessária para a trefilação e as diversas variáveis como: geometria de ferramenta, lubrificação, temperatura e velocidade. A lubrificação, e conseqüentemente o atrito, é um dos principais fatores considerados ainda sem solução estabelecida.

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Estudos sobre atrito têm início com Leonardo da Vinci, no século XV dando continuidade com Parent, Hire, Belidor, mas principalmente Amontons, no século dezessete, que estudou detalhadamente a influência da rugosidade. Coulomb, 100 anos após Amontons, dá sua importante contribuição explicando a diferença entre atrito dinâmico e estático. Finalmente, 250 anos após Amontons, Holm (1946) e Bowden-Tabor (1950) encerram a visão do fenômeno do atrito pela hipótese da rugosidade e dão início ao estudo da hipótese da aderência interfacial associada à deformação plástica. Como pode-se verificar, o estudo do atrito é antigo, mas muitos dos seus aspectos fundamentais ainda não estão totalmente esclarecidos.

Define-se atrito como a resistência ao movimento relativo de dois corpos em

contato direto. Em processos por conformação, esse movimento ocasiona deformações

plásticas, aquecimento e desgaste, o que resulta em perda de eficiência e solicitação de

maior potência. Isto deve-se ao fato que as superfícies, ainda que cuidadosamente

trabalhadas, quando examinadas ao microscópio, apresentam-se constituídas de saliências e

reentrâncias que ocasionam interação e intertravamento superficial.