Aula 3: Forjamento e Estampagem Conceitos de Forjamento Conceitos de Estampagem - PDF Download grátis
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Larissa Monsanto Minho
1 Aula 3: Forjamento e Estampagem Conceitos de Forjamento Conceitos de Estampagem
3 Este processo é empregado para produzir peças de diferentes tamanhos e formas, constituído de materiais variados (ferrosos e não ferrosos). As peças típicas que são produzidas na atualidade são: eixo manivelas, bielas, discos de turbinas, engrenagens, rodas, cabeças de parafusos, esferas, ferramentas manuais e uma grande variedade de componentes estruturais para máquinas operatrizes e equipamentos de transporte.
5 Basicamente, o forjamento é um processo de conformação plástica através do qual se obtém a forma desejada da peça ou objeto por martelamento ou aplicação gradativa de uma pressão. A maioria das operações de forjamento é efetuada a quente, embora certos metais possam ser forjados a frio, tais como os produtos obtidos por recalque a frio (parafusos como exemplo)
7 No forjamento livre o material é deformado entre ferramentas planas ou de formato simples. O processo de deformação é efetuado por compressão direta e o material escoa perpendicularmente à direção de aplicação da força. Este processo é usado geralmente para grandes peças ou quando o número a ser produzido é pequeno, não compensando a confecção de matrizes caras.
8 As operações básicas de forjamento livre são: orecalque; oestiramento; oalargamento.
10 No forjamento em matriz fechada, o material é deformado entre duas metades de matrizes que fornecem a forma desejada a peça. A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada e assim, pode-se obter peças forjadas com tolerâncias dimensionais mais estreitas. Para o emprego deste tipo de forjamento, exige-se que se tenha uma alta produção para justificar o custo elevado.
11 É importante utilizar material suficiente para preencher completamente a cavidade da matriz. Como é difícil calcular a exata quantidade para preenchimento desta cavidade, utiliza-se geralmente um excesso que é alojado numa cavidade extra da matriz.
13 As peças forjadas são submetidas a tratamentos térmicos posteriores com as seguintes finalidades: remoção das tensões internas introduzidas durante o 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 principais tratamentos térmicos empregados são o recozimento e a normalização.
14 Faixas de temperaturas empregadas para forjamento:
16 As máquinas de forjamento podem ser classificadas de acordo com o princípio de operação em martelos e prensas de forjamento.
17 Nos martelos, a força é provocada por um peso cadente, de forma que o impacto resulta em deformação de metal a uma alta velocidade. Essa deformação ocorre principalmente nas camadas superficiais da peça, o que pode ocasionar uma deformação irregular se os parâmetros do processo não forem bem ajustados. Geralmente, uma peça é forjada em martelos de forjamento com várias pancadas sucessivas. Um martelo de forjamento pode aplicar de 60 a 150 pancadas por minuto. Nos martelos os tipos de acionamento utilizados empregam cintas, tábuas, cilindros pneumáticos e hidráulicos.
18 Nas prensas de forjamento, o metal é submetido a uma força de compressão à baixa velocidade. A pressão pode aumentar quando o material está sendo deformado e isso provoca uma penetração maior da zona deformada da peça, o que implica numa deformação mais uniforme e, consequentemente, numa melhor qualidade do produto. A faixa de operação de carga para as prensas mecânicas é de 300 a toneladas e para as prensas hidráulicas é de 500 a toneladas.
20 As matrizes de forjamento normalmente possuem várias cavidades de impressão, sendo uma para cada etapa de processamento do produto por forjamento. As matrizes de forjamento são submetidas a altas tensões de compressão, a altas solicitações térmicas e ainda a choque mecânico. Devido a essas solicitações, são requeridas as seguintes características dos materiais para matrizes: alta dureza, boa tenacidade, boa resistência à fadiga, alta resistência mecânica a quente e a alta resistência ao desgaste.
21 As matrizes de forjamento normalmente possuem várias cavidades de impressão, sendo uma para cada etapa de processamento do produto por forjamento. As matrizes de forjamento são submetidas a altas tensões de compressão, a altas solicitações térmicas e ainda a choque mecânico. Devido a essas solicitações, são requeridas as seguintes características dos materiais para matrizes: alta dureza, boa tenacidade, boa resistência à fadiga, alta resistência mecânica a quente e a alta resistência ao desgaste.
23 Por estampagem entende-se o processo de fabricação de peças, através do corte ou deformação de chapas em operação de prensagem a frio. Emprega-se a estampagem de chapas para fabricar-se peças com paredes finasfeitasdechapaoufitadediversosmetais eligas.
24 Devido às suas características este processo de fabricação é apropriado, preferencialmente, para as grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, tais como: Alta produção; Reduzido custo por peça; 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, podemos destacar o alto custo do ferramental, que só pode ser amortizado se a quantidade de peças a produzir for elevada.
25 Na conformação de copo, o disco metálico, através da ação do punção na sua região central, é deformado em direção a cavidade circular da matriz, ao mesmo tempo em que a aba ou flange, ou seja, a parte do disco onde não atua o punção movimenta-se em direção àcavidade.
27 O esforço total exercido pelo punção, ou seja, o esforço de estampagem é igual a soma dos esforços atuantes em todas as partes do copo. Se o esforço de estampagem provoca em qualquer parte do copo uma tensão superior ao limite de resistência do material da chapa, ocorrerá a fissura nesta parte.
28 Em decorrência dos diversos estados de tensão nas diversas partes do copo, ao longo da operação de estampagem, as paredes do copo apresentam espessuras diferentes. Neste sentido, geralmente o fundo mantém a mesma espessura do disco inicial, e as laterais apresentam-se mais espessas nas bordas e, na parte inferior junto à dobra de concordância com o fundo, menos espessas
29 A lubrificação tem grande influência na reduçãodosesforçosdeatritoentreachapae a matriz e entre a punção e o sujeitador. A natureza de lubrificante é determinada em função do nível do esforço de conformação e facilidade de remoção após a conformação. Características de lubrificante no processo: resistência à pressão e facilidade de remoção posterior.
30 Os fatores metalúrgicos, relacionados ao material da peça, são a sua composição química e a sua estrutura, fatores que dependem por sua vez, dos processos de fabricação e de laminação associados aos tratamentos térmicos de recozimento, que afetam as propriedades mecânicas do material da chapa, que são de fundamental importância em seu comportamento na estampagem.
31 Como o processo de estampagem é realizado a frio, na região de deformação plástica da peça, ocorre uma elevação da resistência mecânica (encruamento). Salientando ainda que,émuitocomumumaconcepçãodepeças grandes a utilização de perfis, conformadas de chapas, ou nervuras ou rebaixos na própria peça para aumentar a rigidez.