EXTRUSÃO O que é: Processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou...

EXTRUSÃOEXTRUSÃO

• O que é:O que é: Processo de conformação plástica que consiste em Processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote (de secção circular), colocado fazer passar um tarugo ou lingote (de secção circular), colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de compressão de um pistão acionado pneumática meio da ação de compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente.ou hidraulicamente.

• Na extrusão o material é Na extrusão o material é forçado através de uma matrizforçado através de uma matriz, de , de

forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes.forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes.

• O metal é comprimido e forçado a passar através da matriz para formar um produto com uma seção transversal constante

• O pistão avança até a extremidade da matriz e faz o metal fluir plasticamente através da matriz

• Realizada a Realizada a quente quente ou a frio dependendo da ductilidade do ou a frio dependendo da ductilidade do materialmaterial

• Produto é essencialmente uma peça semi-acabadaProduto é essencialmente uma peça semi-acabada

• Cada tarugo é extrudado individualmente – processo semi-Cada tarugo é extrudado individualmente – processo semi-contínuocontínuo

EXTRUSÃO - característicasEXTRUSÃO - características

• A extrusão pode ser combinada com operações de A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada extrusão friaforjamento, sendo neste caso denominada extrusão fria

• Visa obter perfis metálicos com propriedades mecânicas Visa obter perfis metálicos com propriedades mecânicas controladas e de comprimento limitado pelo volume inicial do controladas e de comprimento limitado pelo volume inicial do lingote.lingote.

EXTRUSÃOEXTRUSÃO

MATÉRIA PRIMAMATÉRIA PRIMA

LingotesLingotes ou ou tarugostarugos de alumínio, cobre, aço, magnésio e de alumínio, cobre, aço, magnésio e chumbo são os materiais mais comumente extrudados.chumbo são os materiais mais comumente extrudados.

EXTRUSÃOEXTRUSÃO

Produtos mais Produtos mais comuns:comuns:

• quadros de janelas e portas, trilhos para portas deslizantes, barras e tubos de várias seções transversais e formas arquitetônicas.


• Produtos extrudados podem ser cortados nos tamanhos desejados para gerarem peças, como maçanetas, trancas e engrenagens, como mostrado na figura abaixo.

• Em operação combinada com forjamento pode gerar componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas, maquinário pesado e equipamento de transporte.

• Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão.

• Produtos mais Produtos mais comuns:comuns:

No processo básico, denominado direto um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado (empurrado) através de uma abertura de matriz através de um pistão hidráulico. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta, hidrostática ou por impacto.

Tipos de ExtrusãoTipos de Extrusão

Extrusão Indireta (reversa, invertida) : Emprega-se uma haste oca que empurra a matriz contra o metal a extrudar. A

matriz se desloca na direção do tarugo

Extrusão indireta - vantagens e Extrusão indireta - vantagens e desvantagens em relação a Extrusão desvantagens em relação a Extrusão

direta direta

• Menor esforço de deformação e menor atritoMenor esforço de deformação e menor atrito

• Obtenção de produto mais homogêneoObtenção de produto mais homogêneo

• maior complexidade do equipamento – pistão oco (menor maior complexidade do equipamento – pistão oco (menor resistência à flambagem para grandes componentesresistência à flambagem para grandes componentes

Extrusão Lateral : o material do tarugo é forçado através de abertura lateral da câmara. Os eixos do punção e da peça tem

diferentes direções ( ângulo reto).

PARÂMETROS DA EXTRUSÃOPARÂMETROS DA EXTRUSÃO

Parâmetros geométricosParâmetros geométricos

• O O ângulo da matriz ângulo da matriz

• A A relação de extrusãorelação de extrusão que é o quociente entre a áreas que é o quociente entre a áreas das seções transversais do tarugo Adas seções transversais do tarugo A00 e do produto extrudado e do produto extrudado

AAff

• O O diâmetro do círculo circunscrito DCCdiâmetro do círculo circunscrito DCC que é o que é o diâmetro do menor círculo no qual se inscreve a seção diâmetro do menor círculo no qual se inscreve a seção

transversal.transversal.

Parâmetros geométricosParâmetros geométricos

• A complexidade da extrusão é medida pela relação entre o A complexidade da extrusão é medida pela relação entre o perímetro da seção do produto extrudado e a área da seção perímetro da seção do produto extrudado e a área da seção transversal. transversal. Esta relação é demominada Esta relação é demominada fator de formafator de forma

EXTRUSÃOEXTRUSÃO

Parâmetros físicos – mecânica da extrusãoParâmetros físicos – mecânica da extrusão

Força de extrusão

• A força requerida para o processo depende da resistência do material, da relação de extrusão, do atrito na câmara e na matriz, e outras variáveis como a temperatura e a velocidade de extrusão.

• A força pode ser estimada pela fórmula:

• Os valores de k são dados na figura abaixo, para o campo usual de temperaturas

• A lubrificação é importante para reduzir o atrito e age como uma barreira térmica

Força de extrusão

Escoamento do metal na extrusão:Escoamento do metal na extrusão:

– O fluxo do metal determina a qualidade e as O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades mecânicas do produto final e pode ser propriedades mecânicas do produto final e pode ser complexocomplexo

O fluxo do metal é comparável ao escoamento de um O fluxo do metal é comparável ao escoamento de um fluido num canal. Os grãos tendem a alongar-se fluido num canal. Os grãos tendem a alongar-se formando uma estrutura com orientação preferencial. formando uma estrutura com orientação preferencial. O fluxo inadequado pode causar inúmeros defeitos. O fluxo inadequado pode causar inúmeros defeitos.

b e c – zona morta b e c – zona morta (metal fica (metal fica estacionário nos estacionário nos cantos)cantos)

Matriz: Ângulo 90ºMatriz: Ângulo 90º

EXTRUSÃOEXTRUSÃO

Outras variáveis que influenciam o processo: Outras variáveis que influenciam o processo:

• a temperatura do tarugoa temperatura do tarugo

• velocidade de deslocamento do pistão – velocidade de deslocamento do pistão – as velocidades do as velocidades do pistão podem chegar até 0,5 m/s. Geralmente, velocidades pistão podem chegar até 0,5 m/s. Geralmente, velocidades menores são recomendadas para alumínio, magnésio e cobre, e menores são recomendadas para alumínio, magnésio e cobre, e velocidades mais altas para aços, titânio e ligas refratárias.velocidades mais altas para aços, titânio e ligas refratárias.

• o tipo de lubrificanteo tipo de lubrificante

EXTRUSÃO A QUENTEEXTRUSÃO A QUENTE

• É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias.as forças necessárias.

Características:Características:

• O desgaste da matriz é excessivoO desgaste da matriz é excessivo

• O esfriamento do tarugo na câmara pode O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformesgerar deformações não-uniformes

• O tarugo aquecido é coberto por um filme de O tarugo aquecido é coberto por um filme de óxidos que afeta o fluxo de metal por suas óxidos que afeta o fluxo de metal por suas características de atrito e pode gerar um características de atrito e pode gerar um acabamento superficial pobreacabamento superficial pobre


Medidas Medidas preventivas preventivas

• Para reduzir o efeito do esfriamento e Para reduzir o efeito do esfriamento e prolongar a vida da ferramenta , a matriz pode prolongar a vida da ferramenta , a matriz pode ser pré-aquecidaser pré-aquecida

• Para melhorar o acabamento superficial, a camada de óxido é removida através do uso de uma placa, com diâmetro inferior ao da câmara, posicionada sobre o pistão. Ao extrudar o tarugo, uma casca cilíndrica contendo a camada de óxido permanece " colada " à parede da câmara. Com isto elimina-se a presença de óxidos no produto. A casca é posteriormente removida da câmara.


Projeto de matrizesProjeto de matrizes

Perfis Perfis ocosocos


• Linhas gerais para um projeto adequado são mostradas na Linhas gerais para um projeto adequado são mostradas na figura abaixo. Destacam-se: figura abaixo. Destacam-se: procurar simetria da seção procurar simetria da seção transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção tansversal.dimensões dentro da seção tansversal.

Materiais para matrizes de extrusão a quente Materiais para matrizes de extrusão a quente

• São usualmente aços ferramenta para trabalho a quente. São usualmente aços ferramenta para trabalho a quente.

• Revestimentos como zirconia podem ser aplicados para Revestimentos como zirconia podem ser aplicados para prolongar a vida das matrizes, especialmente em matrizes prolongar a vida das matrizes, especialmente em matrizes para produção de tubos e barras.para produção de tubos e barras.


LubrificaçãLubrificação o

• Lubrificação é importante na extrusão a quente. O vidro é Lubrificação é importante na extrusão a quente. O vidro é excelente lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas excelente lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas temperaturas.temperaturas.

• Uma pastilha de vidro é colocada na entrada da matriz. A pastilha Uma pastilha de vidro é colocada na entrada da matriz. A pastilha atua como um reservatório de vidro fundido, que lubrifica a atua como um reservatório de vidro fundido, que lubrifica a interface da matriz durante a extrusão. Vidro pulverizado sobre o interface da matriz durante a extrusão. Vidro pulverizado sobre o

tarugo reduz a fricção da interface câmara-tarugotarugo reduz a fricção da interface câmara-tarugo..

• Para metais com tendência a aderir à parede da matriz, pode-Para metais com tendência a aderir à parede da matriz, pode-se usar um revestimento fino de metal macio e de baixa se usar um revestimento fino de metal macio e de baixa resistência, como cobre ou aço doce. O procedimento é resistência, como cobre ou aço doce. O procedimento é denominado “jaquetamento” ou “enlatamento”. denominado “jaquetamento” ou “enlatamento”.

• Além de formar um superfície de baixa fricção o tarugo fica Além de formar um superfície de baixa fricção o tarugo fica protegido contra contaminação do ambiente, e vice-versa no protegido contra contaminação do ambiente, e vice-versa no caso de material tóxico ou radioativo.caso de material tóxico ou radioativo.

LubrificaçãLubrificação o


EXTRUSÃO A FRIOEXTRUSÃO A FRIO

O processo que combina operações de extrusão direta, O processo que combina operações de extrusão direta, indireta e forjamento. O processo foi aceito na indústria indireta e forjamento. O processo foi aceito na indústria particularmente para ferramentas e componentes de particularmente para ferramentas e componentes de automóveis , motocicletas, bicicletas, acessórios e automóveis , motocicletas, bicicletas, acessórios e equipamento agrícola.equipamento agrícola.

Vantagens e Vantagens e desvantagensdesvantagens

EXTRUSÃO A FRIOEXTRUSÃO A FRIO

EXTRUSÃO POR IMPACTOEXTRUSÃO POR IMPACTO

•É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na categoria da extrusão a frio. O punção desce rapidamente sobre categoria da extrusão a frio. O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrudado para trás.o tarugo que é extrudado para trás.

• A espessura da seção extrudada é função da folga entre o A espessura da seção extrudada é função da folga entre o punção e a cavidade da matriz.punção e a cavidade da matriz.

EXTRUSÃO POR IMPACTOEXTRUSÃO POR IMPACTO

A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um meio fluido que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede meio fluido que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede e tarugo.e tarugo.

EXTRUSÃO HIDROSTÁTICAEXTRUSÃO HIDROSTÁTICA


As pressões usadas são da ordem de 1400 Mpa.As pressões usadas são da ordem de 1400 Mpa.

As vantagens essenciais do método são:As vantagens essenciais do método são:

• baixa fricção baixa fricção

• pequenos ângulos de matriz pequenos ângulos de matriz

• altas relações de extrusãoaltas relações de extrusão

• Podem ser extrudados por este método uma grande variedade Podem ser extrudados por este método uma grande variedade de metais e polímeros, formas sólidas, tubos e outras formas de metais e polímeros, formas sólidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e perfis.vazadas como favo de abelha e perfis.

• A extrusão hidrostática é realizada usualmente a temperatura A extrusão hidrostática é realizada usualmente a temperatura ambienteambiente

• Usa óleo vegetal como meio fluido, combinando as qualidades Usa óleo vegetal como meio fluido, combinando as qualidades de viscosidade e lubrificação. de viscosidade e lubrificação.

•Pode-se também trabalhar em alta temperatura. Neste caso Pode-se também trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras , polímeros ou vidro são usados como fluido, que também ceras , polímeros ou vidro são usados como fluido, que também tem a função de manter o isolamento térmico do tarugo tem a função de manter o isolamento térmico do tarugo durante o procedimento de extrusão.durante o procedimento de extrusão.


EXTRUSÃOEXTRUSÃO

DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS:DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS:

• Devidos a defeitos nas ferramentas (desgaste, desvios de forma) • Devidos a irregularidades na matéria-prima (desvios de forma, textura irregular, vazios internos, inclusões, fissuras)

• Trinca superficial – ocorre quando a temperatura e a Trinca superficial – ocorre quando a temperatura e a velocidade são altasvelocidade são altas

• Cachimbo/vazio – ocorre quando oxidos/material são Cachimbo/vazio – ocorre quando oxidos/material são arrastados para o centro do tarugo, como num funil, arrastados para o centro do tarugo, como num funil, devido a fluxo com zona mortadevido a fluxo com zona morta

• Fraturas chevron internas

Durante a extrusão as camadas mais internas da peça não recebem Durante a extrusão as camadas mais internas da peça não recebem compressão radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo compressão radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo material vizinho das camadas superficiais, que sofrem a ação direta da material vizinho das camadas superficiais, que sofrem a ação direta da matriz matriz

Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas no núcleo da peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, no núcleo da peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, em ponta de flecha. em ponta de flecha.

FIMFIM

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