O documento descreve o processo de trefilação. A trefilação é um processo de deformação plástica no qual a matéria-prima é esticada através de uma matriz em forma de canal convergente por meio de uma força tracionadora. A fieira é o dispositivo básico da trefilação e compreende quatro zonas: entrada, redução, calibração e saída. Os materiais mais utilizados na fabricação de fieiras são carbonetos sinterizados e aços especiais.

1. PROCESSO DE TREFILAÇÃO

2. TREFILAÇÃO
O QUE É?
A trefilação é uma operação em que aA trefilação é uma operação em que a
matériamatéria--prima é estirada através de umaprima é estirada através de uma
matriz em forma de canal convergentematriz em forma de canal convergente
(FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma(FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma
forçaforça tracionadoratracionadora aplicada do lado deaplicada do lado de
saída da matriz.saída da matriz.
O escoamento plástico é produzido pelaO escoamento plástico é produzido pela
combinaçãocombinação da forçada força tracionadoratracionadora com ascom as
forças compressivas provenientes daforças compressivas provenientes da
reação da matriz sobre o material.reação da matriz sobre o material.

3. DISPOSITIVO BÁSICO: A FIEIRADISPOSITIVO BÁSICO: A FIEIRA
A fieira é o dispositivo básico da trefilação, e compõe todos osA fieira é o dispositivo básico da trefilação, e compõe todos os
equipamentosequipamentos trefiladorestrefiladores. Sua geometria é dividida em quatro zonas:. Sua geometria é dividida em quatro zonas:
•• de entradade entrada
•• de redução (de redução (άά = semi= semi--ângulo de trefilaângulo de trefilaçção)ão)
•• de calibrade calibraçção (zona cilão (zona cilííndrica)ndrica)
•• de sade saíídada

4. MATERIAL DA FIEIRA:
O material é escolhido conforme as exigências do processo
(dimensões, esforços) e o material a ser trefilado. Os materiais
mais utilizados são:
Carbonetos sinterizados (sobretudo WC – Widia)
Aços de alto C revestidos de Cr (cromagem dura)
Aços especiais (Cr-Ni, Cr-Mo, Cr-W, etc.)
Ferro fundido branco
Cerâmicos (pós de óxidos metálicos sinterizados)
Diamante (p/ fios finos ou de ligas duras)

5. Trefilados de diferentes formasTubos
Ø < 0,02mmEspeciais
Finos: Ø = 0,7...1,6mm
Médios: Ø = 1,6…5,0mm
Grossos: Ø = 5...25mmComunsArames
Ø < 25mmBarras
PRODUTOS MAIS COMUNSPRODUTOS MAIS COMUNS

6. VANTAGENS
O material pode ser estirado e reduzido em secção transversal
mais do que com qualquer outro processo;
A precisão dimensional obtida 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.

7. MÉTODOS DE TREFILAÇÃO DE TUBOSMÉTODOS DE TREFILAÇÃO DE TUBOS

8. BANCADA DEBANCADA DE
TREFILAÇÃOTREFILAÇÃO
Na figura ao ladoNa figura ao lado
podepode--se observarse observar
o aspectoo aspecto
esquemático deesquemático de
uma bancada deuma bancada de
trefilação, com ostrefilação, com os
respectivosrespectivos
componentes.componentes.
EQUIPAMENTOSEQUIPAMENTOS
ClassificamClassificam--se em dois grupos:se em dois grupos:
•• BANCADAS DE TREFILAÇÃOBANCADAS DE TREFILAÇÃO –– Utilizadas para produção deUtilizadas para produção de
componentes não bobináveis, como barras e tubos.componentes não bobináveis, como barras e tubos.
••TREFILADORAS DE TAMBORTREFILADORAS DE TAMBOR –– Utilizadas para produção deUtilizadas para produção de
componentes bobináveis, ou seja, fios e arames.componentes bobináveis, ou seja, fios e arames.

10. TREFILADORAS DE TAMBORTREFILADORAS DE TAMBOR
ClassificamClassificam--se em três grupos:se em três grupos:
•• Simples (um só tambor)Simples (um só tambor) –– Para arames grossosPara arames grossos
•• DuplasDuplas –– Para arames médiosPara arames médios
•• Múltiplas (contínuas)Múltiplas (contínuas) –– Para arames médios e finosPara arames médios e finos

11. Os elementos das máquinas de trefilação dependem das
características de cada máquina. Existem entretanto componentes
básicos que usualmente sempre estão presentes nas trefiladoras.
Eles são:
Carretel alimentador
Porta-fieira
Garra ou mordaça para puxar a primeira porção do arame
Tambor para enrolar o arame trefilado

12. TREFILAÇÃO
CONTINUA DE FIOS PESADOS

13. Máquina Rotativas

14. O PROCESSO PRODUTIVO
• Matéria-prima: Fio-máquina (vergalhão laminado a quente)
• Descarepação:
- Mecânica (descascamento), dobramento e escovamento.
- Química (decapagem): com HCl ou H2S04 diluídos.
• Lavagem: em água corrente.
• Recobrimento: comumente por imersão em leite de cal Ca(OH)2 a
100°C a fim de neutralizar resíduos de ácido, prote ger a superfície
do arame, e servir de suporte para o lubrificante de trefilação.
• Secagem (em estufa) - Também remove H2 dissolvido na superfície
do material.
• Trefilação - Primeiros passes a seco. Eventualmente: recobrimento
com Cu ou Sn e trefilação a úmido.

15. DEFEITOS EM TREFILADOS
Podem resultar:
- de defeitos na matéria-prima (fissuras,lascas, vazios, inclusões);
- do processo de deformação.
Exemplo de defeito:Trincas internas em ponta de flecha ("chevrons") - veja
figura abaixo

16. TRATAMENTO TÉRMICO
DE FIOS TREFILADOS
• RECOZIMENTO:
Indicação: principalmente para arames de baixo carbono
Tipo: subcrítico, entre 550 a 650°C
Objetivo: remover efeitos do encruamento.
• PATENTEAMENTO:
Indicação:aços de médio a alto carbono (C> 0,25 %)
Tipo: aquecimento acima da temperatura crítica (região g) seguido
de resfriamento controlado, ao ar ou em banho de chumbo mantido
entre 450 e 550°C. A seguir, encruamento em trefila .
Objetivo: obter uma boa combinação de resistência e ductilidade,
pela estrutura resultante de perlita fina ou bainita encruadas.

17. PRODUTOS TREFILADOS:
FIOS DE AÇO

18. PRODUTOS TREFILADOS
CONDUTORES ELÉTRICOS

19. PRODUTOS TREFILADOS
TUBOS MICROTUBOS

20. Parâmetros de Trefilação
Os mais importantes são:
- Quantidade de redução (r)
A = seção final
A0 = seção inicial
- semi-ângulo de trefilação (α)
- Lubrificação
- propriedades mecânicas do arame antes, durante e
após redução
1001
0
x
A
A
r 





−=

21. Métodos analíticos de cálculo

22. Método da deformação homogênea






−
=






=
r
Y
ou
A
A
Y
f
f
1
1
ln.
ln. 0
σ
σ
Seção circular Barras (estado plano
deformação)








=








=
ff
f
D
D
Y
D
D
Y 0
2
0
ln2.ln.σ 





=
A
A
Yf
0
ln.
3
2
σ
σf ≤ σe do material já trefilado
σf = tensão frontal
Y = tensão de escoamento média
r = redução
rA
A
−
==
1
1
lnln 0
ε
u
uvolvolLFW
f
f
=
===
σ
σ ..

23. Método dos Blocos
Equação de equilíbrio na direção 1:
( ) ( ) 0
coscos
cos
44
2
1
2
11 =





++−++
α
πα
α
απµπ
σ
π
σσ
dx
Dpsen
DdxpD
dDDd

24. Dividindo por π, por D
0tan
42
11
=+++ αµ
σσ
pdxpdx
DddD
αtan2
dD
dx =como
0
2tan242
11
=+++
pdDpdDDddD
α
µσσ
Multiplicando por 4
( )[ ] 0cot12 11 =+++ αµσσ gpdDDd
para µ e α pequenos
µ
σ2 = σ3 = -p
Usando Tresca
Yp =+1σ Admitindo YY = e constante

25. ( )( )[ ] 0cot12 111 =+−++ αµσσσ gYdDDd
1σ−= Yp
αµ gB cot=considerando
( )[ ] 012 11 =++−+ BYBdDDd σσ
( )[ ] 012 11 =+−− BYBdDDd σσ
( ) D
dD
BYB
d
2
11
1
=
+−σ
σ
Integrando e sabendo que B e Y são constantes

26. ( )[ ] CDBYB
B
+=+− ln21ln
1
1σ
( )
2
B
CDBYB =+− 11σ
Para D=D0
σ1 = 0
( )
B
D
BY
C 2
0
1+
−=
Para D=Df
σ1 = σf
( ) ( )














+−++=
2
B
0
11
D
D
BYBYB
f
fσ
( )














−+
+
=
2
B
0
1
1
D
D
B
B
Y
f
fσ

27. Fios:
Barras:
( ) ( )[ ]
αµ
σ
gB
reduçãor
r
B
B
Y
B
f
cot
11
1
=
=
−−
+
=
( )














−
+
=
B
f
f
D
D
B
B
Y
2
0
1
1
σ
( ) ( )[ ]B
f r
B
B
Y −−
+
= 11
1
3
2
σ
µ= coeficiente de atrito
Solução Final
ou

28. Cálculo de redução máxima
Yf =σConsidera-se:
( ) ( )[ ] 111
1
=−−
+
=
Bf
r
B
B
Y
σ
Exercício: Obtenha a redução máxima possível para os seguintes
casos:
a) Considerando somente o trabalho ideal (método da deformação
homogênea);
b) Admitindo µ = 0,05 e α=100

29. Eficiência η
R
i
rfiR
W
W
WWWW
=
++=
η
Normalmente 0,5 ≤ η ≤ 0,65

30. Um material com uma curva tensão-deformação real representada
por é usado em um processo de trefilação de
fios.Pede-se:
(a) considerando somente a deformação homogênea calcule a força
de trefilação para reduzir um fio desse material de 0,2 in para 0,15
in.
(b) Assumindo que o trabalho devido ao atrito mais o trabalho
redundante corresponde a 40% do trabalho ideal de deformação,
estime a força real para trefilar o fio do item (a); calcule a máxima
redução em área possível num único passe;
Exemplo 1
psi5,0
10000εσ =

31. Uma placa de metal de 10 mm de largura e 0,5 mm de espessura
é trefilada para 0,3 mm de espessura numa matriz cujo semi-
ângulo é 10o. A tensão de escoamento média é 550 N/mm2 e o
coeficiente de atrito µ=0,08.
(a) Estime a carga de trefilação;
(b) (b) se o trabalho total feito aparece na forma de calor , qual seria
o aumento de temperatura da placa. Dado: γmetal= 8,8x103 kg/m3:
C = 400 J/kg°C.
Exemplo 2

32. a) Determine a força de trefilação necessária para produzir 20%
de redução num fio de aço inox com 10 mm de diâmetro. Dado:
α = 6°e µ = 0,09;
b) Determine a máxima redução possível.
c) Se o fio é trefilado a uma velocidade de 0,5 m/s, determine a
potência requerida para produzir a deformação.
MPa3,0
1300εσ =
Exemplo 3

33. Uma tira de aço de 10 mm de largura e 0,4 mm de espessura é
trefilada para 0,3 mm de espessura numa matriz cujo semi-ângulo é
12o, a uma velocidade de 2,0 m/s. A tensão de escoamento média é
250 N/mm2 e o coeficiente de atrito µµµµ=0,1.
(a) Qual o trabalho total gasto para trefilar uma bobina de 50 kg. Dado
γγγγaço= 7,8x103 kg/m3 .
(b) Se a eficiência do processo é 85%, qual a potência requerida e a
energia consumida pela bobina;
(c) Qual deve ser o imput de corrente do motor principal de 220V.
Exemplo 4
3

34. Referências Adicionais
-Dieter, G.E. Mechanical metallurgy, 1988, SI metric edition, McGraw-
Hill, ISBN 0-07-100406-8.
-Edwards, L. and Endean, M., Manufacturing with materials, 1990,
Butterworth Heinemann, ISBN: 0-7506-2754-9.
-Beddoes, J. and Bibbly M.J., Principles of metal manufacturing process,
1999, Arnold, ISBN: 0-470-35241-8.