INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA (ICET)Campus JK. So Jos do Rio Preto

TREFILAO

Discentes:Aymara Cristina Lopes Dvalos R.A: B53AAJ-8 Camila Fernanda Pereira R.A: B455FD-8 Fernando Henrique Garcia R.A: BO8619-0 Joo Antonio Bortolli dos Santos R.A: B085FF-O Lucas Chiachio M. Pantano R.A: A569AG-6 Pedro Augusto Borges Santana R.A: B319EA-3 Docente: Eng. Dr. Prof Otvio VillarTurma: EM5P28

SO JOS DO RIO PRETO1 SEMESTRE 2014

RESUMO

Entende-se por trefilagem ou trefilao, um processo na qual o seu resultado ser a reduo da largura (seo transversal) e do comprimento do material. aplicada atravs da trao da pea por uma matriz chama fieira ou trefila. A fieira uma ferramenta cilndrica, o seu centro possui um furo por onde passa o fio de mquina, cujo dimetro vai diminuindo conforme o fio passa por ela. Possui formato de um funil (figura 1 e figura 2)O processo de trefilao dado pelo empuxo do metal atravs de uma matriz. A fora de trao aplica-se na sada da mesma. Os esforos de compressao resultantes da reao do metal causa a maior parte do escoamento plstico. A trefilao tem inumeras aplicaes, podemos citar algumas, como por exemplo: a produo de fios eletricos, cabos, clipes de papel, corda para instrumentos musicais e raio para rodas, entre outros. Nao somente aplicada em barras metalicas, resultando varias de uma s, mas tambem resulta em vergalhoes e arames, tudo dependendo do diametro do produto final. Mas tambm, pode ser realizada em tubos ocos, porm, para este caso especifico, existem diversas tecnicas, como a utilizao, ou no, de um mandril interno ao tubo que permite um melhor controle da espessura final.

SUMARIO

OBJETIVO

Tem-se como objetivo conhecer os princpios da fabricao mecnica, tendo como fico principal o processo conhecido por trefilao.

INTRODUO TEORICA

As tcnicas de fabricao mecnica surgiram para suprir as necessidades da sociedade. Hoje temos infinita variedade de materiais e processos de fabricao devido ao aperfeioamento acentuado das tcnicas. Com essa vasta variedade, possvel produzir desde esferas de ao com dimetro de 0,25 mm at produtos sofisticados. Alguns exemplos de pea fabricados por conformao dos metais esto na galeria de imagens. Conformao dos metais a modificao de um corpo metlico para outra forma definida. A conformao dividida em dois processos, metalrgica e mecnicos. Metalrgicos: As modificaes esto relacionadas a altas temperaturas. Mecnicos: Tenses externas so aplicadas provocando a modificao desejada.Fabricao mecnica so os diferentes processos pelos quais conseguimos executar, fabricar os componentes utilizados em engenharia. Subdividem-se em conformao por: solidificao, sinterizao, plstica, usinagem. Conformao por solidificao: a temperatura adotada superior ao ponto de fuso do metal.

Conformao por sinterizao: A temperatura de processamento inferior ao ponto de fuso do metal. Conhecida tambm como Metalurgia do p.

Conformao plstica: So tenses inferiores aplicadas ao limite de resistncia da ruptura do material.

Conformao por usinagem: Oposto da conformao plstica, na conformao por usinagem, tem tenses superiores aplicadas ao limite de resistncia ruptura do material, tendo gerao de cavaco.

Dentro da conformao plstica temos vrias tcnicas, algumas delas so: Corte e dobra, corte por cisalhamento, laminao, trefilao, entre outras. Neste trabalho abordaremos a Trefilao.

TREFILAO.A trefilao, tambm conhecida como estiramento, um processo de conformao mecnica utilizada para a fabricao de fios, arames e tubos. Este processo semelhante ao de extruso, na qual o material forado a passar por uma matriz. O fio de mquina (material a ser trefilado) conduzido, sendo este uma barra ou um tubo, atravs de uma ferramenta chamada fieira (figuras 1, 2, 3 e 4). A fieira possui formato cilndrico e contem um furo no seu centro, por onde passa o fio a ser trefilado.Pelo fato da trefila ser cnica, h uma relao entre o ngulo de entrada e o de sada. O de entrada geralmente maior que o de trefilao, para permitir que haja lubrificao facilitando a passagem do material pela trefila. Figura 1 - Trefila Figura 2 Geometria da trefila

Figura 3 Outros tipos de configurao de fieiras Figura 4 Fieira para tubos

O material da trefila depende das exigncias do processo e do material a ser processado. Os mais utilizados so: Carbonetos sinterizados (sobretudo WC) widia; Metal duro; Aos de alto C revestidos de Cr (cromagem dura) ; Aos especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc.) ; Ferro fundido branco; Cermicos (ps de xidos metlicos sinterizados); Diamante (p/ fios finos ou de ligas duras);

O material deve ser apontado facilitando a passagem pela fieira, sendo presa por garras de trao que puxaro o material, permitindo que ele adquira o dimetro desejado. O material semiacabado, na maioria das vezes laminado, possui seco circular e dimetro no superior a 6,35 mm em principio. (figura 5)

Figura 5 - Processo de trefilao.

Entre as diversas etapas deste processo, ou seja, diversas passagens por sucessivas fieiras tendo variaes nos dimetros finais (sendo estes decrescentes) pode ser necessrio um tratamento trmico de recozimento para dar prosseguimento, ou atender os requisitos finais de propriedades mecnicas especificadas.Os esforos de compresso exercidos pelas paredes do furo da trefila sobre o fio, so resultantes do efeito de trao aplicado externamente na direo axial do material. Devido a isto, classifica-se o processo de trefilao como um processo de compresso indireta (figura 6).

Figura 6 - Esforos atuantes

MQUINAS DE TREFILAAOPodem ser classificadas por trs critrios. Modo com que exercem o esforo de trefilaao. Quanto ao sistema de lubrificao adotado. Diametro do fio trefilado.Quanto ao primeiro critrio, modo com que exercem o esforo de trefilaao, a classificao dada segundo dois tipos. Maquina de trefilar sem deslizamento. Mquina de trefilar com deslizamento.

Maquina de trefilar sem deslizamentoEsta maquina contem um sistema de trao do fio, na qual o conduz atravs do furo da fieira. O anel tirante acumula o fio trefilado, e depois permite o seu movimento para uma segunda fieira. O fio passa tracionado por outro anel tirante, na qual este tambm acumula o material trefilado. Este mesmo processo se repete pelas fieiras seguintes nos tradicionais sistemas de trefilaao mltiplos e contnuos, com diversas fieiras em linha numa mesma maquina (figura 7).

Figura 7 - Maquina de trefilar sem deslizamento

O aumento do comprimento do fio de maquina aps sua passagem por cada uma das fieiras proporciona velocidades diferentes dos anis e valor crescentes, compensando assim esse aumento de comprimento. As diferenas de velocidade, entretanto, nem sempre so atingidas com precisao facilmente, tornando necessrio o acumulo do fio nos anis para atuar como reserva de fio se os anis seguintes atuarem com maior velocidade ate o reajuste para manter a proporo ideal entre as velocidades. Se a quantidade do fio acumulado num anel for aumentando, deve-se reduzir a velocidade desse anel ou aumentar a velocidade do anel seguinte.

Maquina de trefilar com deslizamento

Utilizada para trefilar fios metlicos de pequenos dimetros. O fio de mquina parte de uma bobina, passa por uma roldana e segue alinhado at a primeira fieira. Quando o fio sai desta primeira fieira, o fio tracionado pelo anel tirante e enrolado no mesmo com um numero de voltas determinado pela fora de atrito necessria para tracionar o fio de maquina. O segundo anel atua com uma velocidade maior fazendo o fio passar na segunda fieira, compensando o aumento do comprimento do fio. Desta forma o sistema prossegue para as demais fieiras e anis (figura 8 e figura 9)

Figura 8 - Maquina com deslizamento

Figura 9 - Maquina com deslizamento

As variaes das condies de trefilao, tratando-se principalmente do aumento do dimetro do fio de maquina trefilado, causado pelo desgaste da fieira, possibilita o anel tirante ter um movimento relativo de deslizamento tangencial, ou seja, na direo das espirais em torno de um eixo, devido a sua velocidade de rotao ser estabelecida com base nas condies ideais de trefilao. Este tipo de maquina tende a ter um comprimento grande para as condies de fieiras mltiplas. Toma-se como soluo deste problema, a utilizao de duas arvores de eixos paralelos com anis de dimetros crescentes. A estes conjuntos de anis fixos a um eixo chamamos de tirante. O deslizamento lateral ou tangencial do fio sobre o anel provoca o seu gradativodesgaste sendo necessria uma operao peridica de retificao possibilitando manter a relao estabelecida entre as velocidades do conjunto de anis.

TEMPERATURA DE TRABALHOA preparao da matria para a trefilao dada em operaes de trabalho a quente. O aquecimento do metal provoca a formao de camadas de oxido na sua superfcie. As camadas de xidos formados na superfcie devem ser retirados, pois reduzem a vida da fieira e ficam inclusos no produto final, colocando em pauta a qualidade do material. Caso seja necessrio um tratamento trmico no material, deve ser realizado o recozimento em fornos de atmosfera protetora, sem a presena de oxigencio ou outros gases contaminantes, evitando o ataque da superfcie do metal.Existem dois meios para a retirada dos xidos, sendo eles por meio qumico (decapagem) ou por meio mecnico (rebarbaao). Ambos dependem dos custos envolvidos e da qualidade exigida do fio. A rebarbao mais onerosa, ou seja, o seu custo mais alto, porem conduz a obteno de um produto de melhor qualidade em comparao com a decapagem (processo qumico Figura 10).

Figura 10 - Processo por meio de decapagem

TENSOES RESIDUAISPara pequenas redues

As tenses residuais longitudinais so compressivas na superfcie e trativas no eixo; As tenses radiais so trativas no eixo e caem a zero na superfcie livre; As tenses circunferenciais seguem a mesma tendncia das tenses residuaislongitudinais.

Para maiores redues a distribuio de tenses inversa.

As tenses longitudinais so trativas na superfcie e compressivas no eixo; As tenses radiais so compressivas no eixo e caem a zero na superfcie livre; As tenses circunferenciais seguem a mesma tendncia das tenses residuaislongitudinais.

PRODUTOS TREFILADOSA trefilao utilizada para fabricar barras, tubos, arames e fios de metais ferrosos e no ferrosos (alumnio, cobre, etc).

As barras produzidas por trefilao possuem as seguintes aplicaes: pistes pequenos, eixos, material estrutural e material para parafusos (vide figuras a seguir).

Figura 11 Filamentos de lampadas

Figura 12 Armaao de culos

Figura 13 Utensilio domestico

Figura 14 Termopares (sensor de temperatura).

Figura 15 Barra redonda

Figura 16 Vergalhoes

Figura 17 Tubo trefilado

Figura 18 Condutores EletricosDEFEITOS DOS PRODUTOS TREFILADOS

O produto trefilado caracterizado pelo seu grande comprimento e pequena seo transversal. Deste modo, recebe uma denominao dependendo do formato. Para os produtos que possuem dimetro maior que 5 mm, denomina-se barra. Para os produtos com dimetro inferior a 5 mm, denomina-se fio ou arame.A utilizao do arame geralmente dada em construes mecnicas e civis, enquanto que os fios so mais utilizados em aplicaes eltricas. Citaremos a seguir, alguns defeitos do produto trefilado. Dimetro escalonado: causado por partculas duras retidas na fieira e que so desprendidas aps o processo (figura 19).

Figura 19 Diametro escalonado

Fratura irregular com estrangulamento: causada pelo esforoexcessivo em consequncia da lubrificao ineficiente. Excesso de espiras no anel tirante, anel tirante rugoso ou com dimetro irregular e reduo excessiva (figura 20).

Figura 20 Fratura irregular com estrangulamento

Fratura com risco lateral ao redor da marca de incluso: causada por partcula dura no interior do fio inicial proveniente da laminao ou extruso (figura 21).

Figura 21 Fratura com risco lateral ao redor da marca de incluso.

Fratura com trinca: causada por trincas de laminao e geralmente aberta em duas partes (figura 22).

Figura 22 Fratura com trinca.

Marcas em V ou fratura em ngulo: causadas pela reduo grande e parte cilndrica pequena com inclinao do fio na sada; ruptura de parte da fieira com incluso de partculas no contato fio-fieira; incluso de partculas duras (figura 23).

Figura 23 Marcas em V ou fratura em ngulo.

Ruptura em forma de taa-cone: causada pela reduo pequena e ngulo de fieira muito grande, com acentuada deformao da parte central (figura 24).

Figura 24 Ruptura em forma de taa-cone. - Ruptura tipo Estrico: Ocasionada por uma forte tenso em relao a seo do fio (figura 25).

Figura 25 Ruptura tipo Estrico.

Ruptura tipo Borra: Um acmulo de metal se forma na entrada do cone da fieira e o fio rompe-se como por estrico, por um esforo superior a carga de ruptura (figura 26).

Figura 26 Ruptura tipo Borra.

Ruptura tipo Cone: indicam que houve um esforo anormal na deformao do metal dentro da fieira (de coeso causada por escoamento anormal do metal) (figura 27).

Figura 27 Ruptura tipo cone

Ruptura tipo palha: O fio divide-se em 2 ou apresenta na regio de ruptura um sulco alongado mais ou menos profundo e irregular, caracterstico de um defeito de superfcie oriundo das operaes precedentes ou de matria-prima (figura).

Figura Ruptura tipo Palha.

CONCLUSOConclui-se que, o processo de trefilaao dado com o fio de maquina, que o material a quente com dimetro maior que 5,5 mm. Seguindo com o tratamento trmico, pois a estrutura do material laminado a quente (fio de maquina) o torna inadequado para operar a frio, pois apresenta granulao no homognea, defeitos internos e superficiais. A este tratamento da-se o nome de Recozimento.Cada passe de reduo da seo transversal o material sofre um encruamento devido a elevao da tenso de escoamento do mesmo, uma vez que atingir o valor certo, torna a trefilao impraticvel, devido a isto recorre-se a recozimentos intermedirios.Porem, durante as etapas de recozimento, devido a fatores como temperatura, tempo de recozimento e componentes da atmosfera, o ao adquire uma pelcula superficial de xido que deve ser eliminada antes do processo de trefilao, devido ao maior coeficiente de atrito correspondente em comparao com a superfcie metlica nua.

Esta pelcula superficial de oxico retirada pelo processo de decapagem, no somente para a eliminao de xidos, mas tambm e principalmente para obteno de uma superfcie que retenha eficientemente o lubrificante. A decapagem realizada pela passagem dos rolos de arame por sistemas mecnicas.

BIBLIOGRAFIA1