O documento descreve processos de conformação mecânica, especificamente forjamento e extrusão. Forjamento envolve deformar plasticamente uma peça aplicando compressão ou tração através de martelamento ou prensagem. Extrusão envolve comprimir um cilindro contra uma matriz para formar perfis sob alta pressão e temperatura. Ambos melhoram propriedades mecânicas e permitem produção em larga escala.

1. Processos deProcessos de
fabricaçãofabricação
Conformação MecânicaConformação Mecânica

2. introdução
• Por volta de 1890 teve início a industrialização. Ela é recente se
comparada às épocas primitivas em que uma determinada forma de
trabalho podia durar muitos anos sem aperfeiçoamento.
• Surgiram as primeiras fábricas, dando início a fase industrial na
história do homem. Com o desenvolvimento das indústrias, foi
intensificada a utilização de novos materiais e de novos processos
de fabricação.

3. conformação mecânica
• Conformação é o nome dos processos em que se aplica uma força
externa sobre a matéria prima, obrigando-a a tomar forma e
dimensões desejadas por deformação plástica. O volume e a
massa do metal se conservam nestes processos.
• As principais vantagens são: bom aproveitamento da matéria prima;
rapidez na execução; possibilidade de melhoria e controle das
propriedades mecânicas do material, de par com a
homogeneização da microestrutura.

4. • Os processos de conformação são
inúmeros e variados podemos destacar os
principais:
• Forjamento;
• Extrusão;
• Trefilação;
• Estampagem;
• Calandragem.

5. • Esses processos têm em
comum o fato de que,
para a produção da peça,
algum esforço do tipo
compressão, tração,
dobramento, tem que ser
aplicado sobre o material.
• Os produtos produzidos
pelo processo de
conformação podem ser:
placas, chapas, barras de
diferentes seções, trilhos,
perfis diversos, anéis e
tubos.

6. forJamento

7. definição
• Processo de conformação mecânica, que resulta em uma mudança
permanente nas dimensões finais e nas características
metalúrgicas de uma peça.
• O material forjado é deformado por martelamento ou por
prensagem e é usado para se obter produtos com alta resistência
mecânica porque refina a estrutura metalúrgica do metal.
• Na maioria das operações de forjamento emprega-se um
ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície
plana ou côncava, denominadas matrizes ou estampos, que dão
formato às peças.

8. definição
Forjamento de uma barra.

9. forJamento Por martelamento
• O forjamento por martelamento é feito aplicando-se pancadas
(golpes ou batidas) rápidas e sucessivas no metal.
• A pressão aplicada na peça, no momento em que existe o contato
do martelo de forja e a peça metálica, é absorvida pelo metal que
se deformando muito rapidamente.
• Exemplo de peças que são fabricadas por este processo são
as Pontas de Eixo e os Virabrequins na Indústria Automotiva.

10. forJamento Por martelamento
Cilindro, haste do pistão,
êmbolo e bigorna.

11. forJamento Por Prensagem
• O metal recebe uma força de compressão em baixa velocidade e a pressão
atinge seu grau máximo antes de ser retirada, de modo que até as
camadas mais profundas da estrutura do material são atingidas,
conformando-se mais homogeneamente e melhorando ainda
as características metalúrgicas.
• São usadas prensas hidráulicas para realizar esta função, onde as forças
aplicadas podem ser absurdamente elevadas.
• As operações de forjamento são realizadas a quente, em temperaturas
superiores às de recristalização do metal. É importante que a peça seja
aquecida uniformemente e em temperatura adequada.
• Alguns metais não-ferrosos podem ser forjados a frio.

12. forJamento Por Prensagem
Cilindro de Pressão, êmbolo,
peça, base de prensa.

13. Os processos convencionais de forjamento são executados tipicamente em
diversas etapas, começando com o corte do material, aquecimento, pré-conformação
mediante operações de forjamento livre, forjamento em matriz (em uma ou mais
etapas) e rebarbação.
O forjamento para poder realizar suas operações, e a peça adquirir o formato
final desejado, utiliza matrizes (ferramentas ou moldes).
As matrizes devem ser especiais e com um elevado cuidado na sua
fabricação, pois são elas que recebem todo o impacto e moldam a peça, suportando
altas pressões de trabalho, tendo que agüentar enormes variações térmicas em
ciclos produtivos contínuos e repetitivos, por milhares e até milhões de
vezes, normalmente sendo feitas de aços especiais, recebendo apurado
tratamento térmico e muito caras.

14. forJamento em matrizes
abertas (forJamento livre)
• As matrizes normalmente têm formatos de geometria básica e bem simples.
• Uma parte da matriz fica presa na parte superior do martelo de forja e a
outra parte fica fixa na parte inferior do equipamento, não havendo
nenhuma outra parte nas laterais da peça que venha a restringir ou impedir
o processo, deixando este espaço livre para a deformação do metal.
• Quando for possível e o processo for por martelamento, dá-se o golpe, vira-
se a peça a 90º e volta-se a bater. Quando for por prensagem, a
deformação ocorre um único aperto.
• São utilizadas para a produção de peças grandes e em lotes produtivos
pequenos.

15. forJamento em matrizes
abertas (forJamento livre)

16. Forjamento em matrizes
Fechadas
• Uma parte da matriz fica presa na parte de cima do martelo de forja e a
outra parte fica fixa na parte de baixo do equipamento, só que neste caso, a
matriz se fecha por completo quando forjamento ocorre, enclausurando
completamente o metal que será forjado e fazendo-o adquirir a forma que
foi esculpida na matriz, recebendo esforço e se deformando em todas as
direções, inclusive nas laterais.
• Neste tipo de forjamento deixa-se uma região pré-determinada na matriz
para receber o excesso de material (rebarba) que é deslocado para essa
cavidade extra e posteriormente eliminado.
• Este tipo de forjamento exige muito mais das matrizes, porque esforços são
aplicados, sobre as mesmas, em todas as direções, necessitando que
essas matrizes apresentem alta dureza, elevada tenacidade, resistência à
fadiga, alta resistência mecânica a quente e alta resistência ao desgaste,
sendo muito mais caro que o anterior.

17. Forjamento em matrizes
Fechadas
Matriz de uma Biela.

18. • Falta de Redução: Preenchimento incompleto do metal na cavidade da ferramenta.
Isto ocorre porque o metal não fluiu como planejado na cavidade da matriz e não
completou a peça, faltando partes da mesma, ou porque a força aplicada não foi
suficiente para fazer isso.
• Trincas Superficiais: Rachaduras que aparecem na superfície da peça, que se deve
ao excessivo trabalho na superfície da peça em temperatura baixa ou por fragilidade
a quente inerente ao material (metal).
• Trincas nas Rebarbas: Rachaduras que aparecem nas regiões das rebarbas, após
o rebarbamento (retirada do excesso de metal do forjamento). Aparecem porque o
metal apresenta impurezas oriundas da fundição ou porque quando ao se rebarbar o
esforço aplicado é muito lento, não cortando, mas sim arrancando a rebarba.
• Trincas Internas: Rachaduras que aparecem na parte interna da peça, ocorrendo
devido às tensões originárias por grandes deformações, elevadas temperaturas de
trabalho e impurezas presentes no metal.
• Gota Fria: Aparente rachadura que apresenta o formato de uma ruga na superfície
da peça e pode ser mais ou menos profunda. Isto ocorre devido a baixa temperatura
de forjamento do metal ou da baixa temperatura de trabalho da matriz.
deFeitos

19. aplicações
• Todos os materiais conformáveis podem ser forjados. Os mais utilizados para a
produção de peças forjadas são os aços, ligas de alumínio, de cobre, de magnésio,
de níquel e de titânio.
• Peças forjadas em matriz, com peso não superior a 2 ou 3 kg, são normalmente
produzidas a partir de barras laminadas. As de maior peso são forjadas a partir de
tarugos ou palanquilhas, quase sempre também laminados, e cortados previamente
no tamanho adequado.
• Peças delgadas, como chaves de boca, alicates, tesouras, tenazes, facas,
instrumentos cirúrgicos, entre outras, podem ser forjadas a partir de recortes de
chapas laminadas.

20. Vantagens e
desVantagens
Vantagens:
• Controlando a deformação durante o processo de forjamento, pode-
se melhorar as propriedades mecânicas da peça produzindo um
alinhamento direcional, melhorando assim propriedades de
tensões, ductibilidade, impacto e resistência a fadiga;
• As fibras podem ser alinhadas na direção em pontos onde ocorrem
máximas tensões;
• Menor custo de fabricação, pois se tem a mínima perda de material.
Desvantagens:
• As peças a serem forjadas geralmente necessitam de usinagem
antes do processo de forjamento;
• Os equipamentos são muito caros.

21. extrusão
Extrusão é um processo de conformação mecânica
que consiste na compressão de um cilindro sólido,
por exemplo, de metal alumínio (chamado de
Tarugo ou Billet) de encontro a um orifício existente
em uma matriz (molde ou ferramenta), com o intuito
de fazer o material fluir por esse orifício e formar um
perfil extrudado, sob o efeito de altas pressões e
elevadas temperaturas de trabalho.

22. tipos de extrusão
• Extrusão Direta, trata-se do processo onde a matriz (ferramenta) fica fixa. O tarugo
é colocado em um container (camisa) móvel. Os dois (camisa e tarugo) são
aproximados e posicionados contra a matriz e um êmbolo (pistão) comprime este
tarugo contra a matriz formando o perfil.
• Extrusão Indireta ou Inversa, trata-se do processo de extrusão onde a matriz, que
é fechada, e o container, estão fixos. O pistão, que dará o aperto no tarugo de
alumínio que será extrudado, sempre é móvel, no entanto no processo de extrusão
inversa o metal ao invés de escoar pela parte interna da matriz e sair do seu lado
posterior, retorna sobre o pistão formando um copo ou um cartucho, por exemplo.

23. descrição básica do processo
• Todo o processo de extrusão ocorre com o metal no estado sólido. A
extrusão pode ser a frio ou a quente, sendo que normalmente quando é a
quente o processo ocorre com o metal aquecido a uma faixa de temperatura
que está diretamente ligada ao metal e a liga que será extrudada.
• Uma extrusora basicamente comprime o metal aplicando elevadas Forças,
geralmente em temperaturas também elevadas, contra uma matriz. Estas
Forças dependem muito da geometria do produto a ser extrudado (se
tubular ou maciço), do diâmetro (tamanho), da liga, e da quantidade de
peças que serão extrudadas.

24. etapas do processo
• Processo a quente: A extrusão a quente, é semelhante ao processo de
injeção, onde o produto é injetado a alta pressão e temperatura numa forma
vazada ou passa através de um molde de injeção contínua, tomando a
forma de peça sólida semi acabada ou também a forma de vergalhão, para
ser cortado (fatiado) no comprimento desejado.
• Processo a frio: É semelhante ao processo de extrusão a quente e é a
ductilidade do material a que dirá que tipo de processo será aplicado
(quente ou frio). Nesse processo o material endurece por encruamento
durante a deformação porque os grãos do material se quebram e assim
continuam aumentando as tensões na estrutura e, consequentemente na sua
dureza.

25. Ferramental - matrizes
• Tarugo ou Billet: cilindro sólido (por exemplo, de metal alumínio), que vai
de encontro a um orifício existente em uma matriz (molde ou ferramenta)
• Matriz (molde ou ferramenta): é transversal e vazada, mas também pode
ser cheia. Em função de sua construção sólida e resistente, a geometria da
matriz não se altera pelo uso contínuo, tendo assim uma vida útil longa. O
grande segredo da extrusão está no correto desenvolvimento da matriz
(ferramenta) que será utilizada para realizar o desenvolvimento do perfil
extrudado. Normalmente são feitas de aço ligado, temperado, revenido e
perfeitamente polido. Além disso, pode receber tratamento superficial de
Nitretação Gasosa ou deposição de camadas protetivas como Nitretos de
Titânio e Oxido de Alumínio, para reduzir o atrito que se dá entre o metal
base da matriz (aço) e o metal que será extrudado (alumínio, por exemplo).

26. deFeitos de extrusão
• Apesar de todos os possíveis controles operacionais
existentes, defeitos podem aparecer, são eles:
1) DEFEITOS SUPERFICIAIS
- Trinca a quente - originária de temperaturas elevadas de trabalho.
- Arrancamento - originária da trinca da camada que fica estacionária dentro
da "camisa" e que fica aderida na matriz.

27. 2) ANEL DE ÓXIDOS (CORING)
Como o centro do tarugo move-se mais rápido que a superfície, gera-se
uma zona de imperfeição que pode se apresentar no perfil no final da
extrusão. No centro está o metal mais "limpo", com o mínimo de impurezas
se comparado a superfície. Na superfície do tarugo existe uma camada de
óxidos oriunda do resfriamento do tarugo, quando de sua fabricação e/ou
solubilização.
3) BOLHAS
As bolhas podem ser originárias de vários motivos, desde de a retenção de
hidrogênio ou ar aprisionado no metal quando de sua fundição para a
formação do tarugo, como de ar que fica aprisionado entre a matriz e a
frente da pastilha de aço, ambos dentro da camisa.
4) CASCA DE LARANJA
A função do estiramento é de esticar e endireitar o perfil extrudado,
trazendo-o para dentro das tolerâncias dimensionais exigidas por norma, ou
pelo cliente, este estiramento se for feito em exageradamente, pode
acarretar diferentes tensões entre a superfície do metal e seu interior, um
deformando-se mais do que o outro, havendo assim um "enrrugamento" do
perfil.

28. 5) SOLDA TRANSVERSAL
Trata-se da existência de óxidos superficiais indesejados na junção
superfície de contato matriz e superfície de contato do tarugo. Esta
superfície oxidada de alumínio, pode-se extender por toda a peça
extrudado gerando pontos fragilizantes em peças com elevada
responsabilidade mecânica e deve ser evitada. Proteção atmosférica seria
uma alternativa, outra seria a usinagem. Deve-se minimizar ou eliminar
qualquer tipo de óxido superficial existente no processo.
6) SOLDA LONGITUDINAL
Este tipo de defeito ocorre quando os óxidos, sejam eles oriundos do tarugo
ou de alumínio que foi reaquecido em uma matriz, alinha-se
longitudinalmente em todo o perfil extrudado. Este defeito é muito comum
e visível em perfis tubulares redondos, onde no momento da extrusão o
tarugo de alumínio é subdividido no interior da matriz, levando com ele em
cada parte, um pouco de óxido (normalmente da superfície do tarugo) que
quando do momento do caldeamento (soldagem) não deixa que o metal
realmente forme uma massa sólida e homogênea, gerando uma linha de
óxidos em toda a extensão da peça extrudada.

29. 7) MANCHAS ESCURAS QUE ESFARELAM
Este tipo de defeito refere-se a impurezas oriundas do interior do tarugo de
alumínio. Quando a impureza é fina, espalha-se sobre a superfície do perfil
extrudado, ao longo de todo ele ou em pontos isolados, deformando-o.
Quando esta impureza é grosseira, deposita-se parcialmente na superfície
do perfil deformando-o ou deposita-se na superfície da matriz não
deixando com que o perfil se forme em sua totalidade. A alumina (óxido de
alumínio) é muito mais dura que o aço e dependendo de como este óxido
se aloja na matriz, pode deformá-la definitivamente.
8) ONDAS INDESEJADAS NA SUPERFÍCIE DO PERFIL
Observa-se este defeito, logo após a extrusão e antes do estiramento. Trata-
se da oscilação da pressão, no momento da extrusão, que deixa sua marca
no perfil de alumínio. O perfil extrudado fica com um aspecto superficial
de pequenas e infinitas lombadas e mini-calombos. O estiramento
normalmente corrige este defeito de processo produtivo.

30. processo de treFilação

31. Processo de Trefilação
Definição:
Processo em que a matéria-
prima é estirada (esticada) é
usado para a fabricação de
arame e barras finas de
metal. É um processo que
acarreta na redução da seção
transversal (largura) e
respectivo aumento no
comprimento do material

32. Processo de Trefilação
Vantagens:
Por este processo é
possível obter produtos de
grande comprimento
contínuo, seções
pequenas, boa qualidade
de superfície e excelente
controle dimensional

33. Processo de Trefilação
Etapas do Processo:
•Laminação e usinagem para a
produção do fio máquina
•Decapagem mecânica ou química
que retira os óxidos presentes na
superfície do fio máquina
•Trefilação
•Tratamento Térmico de
recozimento, quando é necessário
restabelecer o ductilidade do
material

34. Processo de Trefilação
A matéria-prima para trefilação, comumente denominado fio-máquina, é o
arame laminado a quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5
mm. Por outro lado, ao longo das etapas de trefilação o material é encruado,
ou seja, sua resistência mecânica cresce à medida que a redução de área
aumenta.
Desta forma, em função das características do fio-máquina laminado a
quente, das características finais do produto ou da necessidade de uma
maior redução de área, faz-se necessário um tratamento térmico de
recozimento.
Matéria prima empregada pela trefilação:

35. Processo de Trefilação
Trefilação a Frio:
O processo de deformação a frio consiste em reduzir a secção
transversal do tubo através de uma força de tração, utilizando
ferramental externo (fieira) e interno (mandril).
O tubo a trefilar primeiramente recebe um tratamento térmico, depois é
decapado, fosfatizado e lubrificado antes da trefilação.
Entre o diâmetro interno da fieira e o externo do mandril forma-se uma
coroa circular, que corresponde a espessura da parede desejada,
através da qual se traciona o tubo a trefilar.
Neste processo, se reduz o diâmetro e a espessura, como também
melhora a superfície interna e externa. Através da trefilação a frio, ocorre
um encruamento do material, isto é: o limite de escoamento, a dureza e a
resistência à tração aumentam e o alongamento diminui.

36. Processo de Trefilação
Trefilação a quente:
Essa trefilação aplica-se a metais de
rede CCC (Cúbico de Corpo Centrado) e
raramente em metais de rede HC
(Hexagonal Compacto). Por esses
metais serem pouco maleáveis, é
necessário aquecê-los até uma
temperatura adequada em que obterão
empacotamento igual às redes CFC,
para poderem, então, serem trefilados.
Após resfriamento recuperam sua
característica original.

37. Processo de Trefilação
Defeitos:
Podem resultar: - de defeitos na matéria-prima (fissuras, lascas, vazios,
inclusões); - do processo de deformação.
Quando a redução é pequena e o ângulo de trefilação é relativamente
grande (tipicamente, quando D/L > 2) a ação compressiva da fieira não
penetra até o centro da peça.
Durante a trefilação as camadas mais internas da peça não recebem
compressão radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo
material vizinho das camadas superficiais, que sofrem a ação direta da
fieira.
Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias
trativas no núcleo da peça, que pode vir a sofrer um trincamento
característico, em ponta de flecha.
A melhor solução é diminuir a relação D/L, o que pode ser feito
empregando-se uma fieira de menor ângulo (a), ou então aumentando-
se a redução no passe (em outra fieira com saída mais estreita)

38. Processo de esTamPagem

39. esTamPagem
• Estampagem é um processo de
conformação mecânica, geralmente
realizada a frio, que engloba um conjunto
de operações, onde a chapa plana
adquire uma nova forma geométrica,
plana ou oca. Esse processo só é
possível devido à plasticidade dos metais.

40. faTores levados em consideração
nesse Processo:
• Material
• Qualidade da chapa, que pode ser
através de:
Composição Química;
Propriedades mecânicas;
Especificações dimensionais.

41. TiPos e oPerações
• As operações são realizadas por meio de
prensas que podem ser mecânicas ou
hidráulicas, dotadas ou não de
dispositivos de alimentação automática
das chapas, tiras cortadas, ou bobinas.
• Os tipos podem ser:
Corte;
Dobramento;
Estampagem profunda ou “repuxo”.

42. Prensas
Prensa hidráulica Prensa mecânica

43. corTe
• O corte é a operação
de cisalhamento de
um material na qual
uma ferramenta ou
punção de corte é
forçada contra uma
matriz por intermédio
da pressão exercida
por uma prensa.

45. dobramenTo
• No dobramento a chapa
sofre uma deformação
por flexão em prensas
que fornecem a energia e
os movimentos
necessários para realizar
a operação.
A forma é conferida
mediante o emprego de
punção e matriz
específicas até atingir a
forma desejada

46. • E para obter os variados
formatos que o
dobramento proporciona,
realizam-se as seguintes
operações:
 Dobramento simples ou
duplo;
 Dobramento em anel
(aberto ou fechado);
 Nervuramento;
 Corrugamento.

47. EstampagEm profunda ou
“rEpuxo”
• O repuxo ou embutimento é uma operação de
estampagem onde uma chapa, inicialmente
plana, é transformada em um corpo oco sem
que haja aparecimento de rugas e trincas.
• Por esse processo pode ser produzidos:
pára-lamas;
Capô;
Portas;
E peças como cartucho e refletores parabólicos.

48. Matriz simples para estampagem profunda

49. fErramEntal
• O ferramental é constituído basicamente por:
Punção (macho)
Matriz
• Classificação das ferramentas de acordo com o
tipo de operação:
Ferramentas para corte;
Ferramentas para dobramento;
Ferramentas para estampagem profunda.

50.  Prensa, o punção geralmente é preso na parte
superior que executa os movimentos verticais
de subida e descida.
Matriz é presa na parte inferior constituída por
uma mesa fixa.
Estampo são fabricados com aços ligados,
chamados de aços para ferramentas e matrizes.
Fio de corte da ferramenta é muito importante e
seu desgaste, com o uso, provoca rebarbas e
contornos pouco definidos das peças cortadas.

51. dEfEitos
• A maioria dos defeitos em três classes
principais:
Erros de forma e dimensionais
Defeitos no produto final ou na sua
superfície.
Propriedades mecânicas insatisfatórias.

52. VantagEns E dEsVantagEns
• Vantagens:
 Alta produção;
 Reduzido custo por peça;
 Acabamento bom, 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.
• Desvantagens:
 Podemos destacar o alto custo ferramental, que só pode
ser amortizado se a quantidade de peças a produzir for
elevada.

53. aplicaçõEs
• Lubrificador;
• Dedal de costura;
• Cartucho.

54. calandragEm
A chapa a ser calandrada
é introduzida na calandra,
um sistema de cilindros
que pode ser constituído
de 3 ou 4 cilindros,
paralelos uns aos outros,
formando um triangulo (ou
um losango no caso de 4
cilindros).

59. dEfEitos
• Por ser um processo
de conformação
mecânica a peça é
submetida a esforços,
e esses esforços
podem causar trincas
se a conformação não
for aplicada, já que a
calandragem faz com
que a peça sofra
compressão em
alguns pontos, e
tensão em outros.