O forjamento é um processo de fabricação que molda metais através de compressão, com uma longa história que remonta a ferreiros antigos. Existem diversas técnicas de forjamento, como a frio e a quente, além de várias máquinas, incluindo prensas e martelos, cada uma com características específicas. O processo pode enfrentar defeitos como trincas e descarbonetação, que afetam a qualidade das peças produzidas.

1. FORJAMENTO
Brandon L. Coelho
Caio Bueno
Felipe Mattos
Fabricio Rodrigues
Wesley Mathias

2. FORJAMENTO
Forjamento é um processo de fabricação que envolve a conformação de metais usando
forças de compressão localizadas. Utilizando matrizes ou martelos para dar forma aos
metais.

3. HISTÓRICO
O forjamento foi feito por ferreiros há milênios; os produtos
tradicionais eram utensílios de cozinha, ferragens, ferramentas
manuais, armas afiadas, entre outros. Desde a Revolução Industrial,
peças forjadas são amplamente utilizadas em mecanismos e
máquinas sempre que um componente requer alta resistência; tal
peça forjada geralmente requer processamento adicional
(como usinagem) para obter uma peça acabada. Hoje, a forja é uma
indústria mundial importante.

4. TIPOS DE FORJAMENTO
EXTRUSÃO OU RECALQUE
Extrusão é um processo de conformação na qual um bloco
metálico é posto em uma matriz e por meio de um estampo,
sujeito a uma compressão tão elevada que o material é forçado
a escoar através de um orifício. Recalque consiste em uma
operação mais simples de forjamento, onde que duas
ferramentas planas compactam o bloco metálico até assumir as
formas da matriz.

5. TIPOS DE FORJAMENTO
MATRIZ ABERTA OU
FORJAMENTO LIVRE
O material é conformado entre
matrizes planas ou de formato
simples, que normalmente não se
tocam. É usado geralmente para
fabricar peças grandes, com forma
relativamente simples eixos de
navios, de turbinas, ganchos,
correntes, âncoras, alavancas, etc.

6. TIPOS DE FORJAMENTO
MATRIZ FECHADA
O material é conformado entre as duas
metades da matriz, que possuem, gravadas
em baixo-relevo, impressões com o formato
que se deseja fornecer à peça. A deformação
ocorre sob alta pressão em uma cavidade
fechada ou semifechada, permitindo assim
obter-se peças com tolerâncias dimensionais
menores do que no forjamento livre.

7. TIPOS DE FORJAMENTO
FORJAMENTO A FRIO
O processo é realizado abaixo da temperatura
de recristalização do material forjado.
A carga utilizada para o forjamento a frio é
muito grande, podendo chegar até a 15000
toneladas para prensas de grande porte. Isso
causa um grande desgaste das ferramentas e da
matriz.

8. TIPOS DE FORJAMENTO
FORJAMENTO A QUENTE
O forjamento a quente, ocorre a uma temperatura
acima da temperatura de recristalização do material.
Na etapa de conformação final, ocorre a formação
de rebarba, devido ao excesso de material. No
forjamento convencional a quente o peso do forjado
pode atingir o dobro do usinado.

9. EQUIPAMENTOS
PRENSAS DE FUSO
Prensas de fuso possuem golpes de alta velocidade.
Apresentam boa produtividade e pouco ruído. São
preferidas para forjamento à quente. Podem ser
automatizadas, através de inversores de frequência,
proporcionando controle automático do motor, e
por consequência aumentando a precisão e o
controle da prensa.

10. EQUIPAMENTOS
PRENSAS EXCÊNTRICAS OU MECÂNICAS
As prensas excêntricas podem atingir até 12.000
toneladas. São compostas de um sistema mais simples que
o das prensas hidráulicas. O princípio de funcionamento é
baseado na transformação do movimento de rotação em
movimento linear. Para funcionar, o sistema possui um
eixo principal, que de um lado tem um volante
(engrenagens de transmissão) e em outro ponto está um
excêntrico.

11. EQUIPAMENTOS
PRENSAS HIDRÁULICAS
As prensas hidráulicas são máquinas limitadas na carga,
na qual a prensa hidráulica move um pistão num cilindro.
A principal característica é que a carga total de pressão é
transmitida em qualquer ponto do curso do pistão. Essa
característica faz com que as prensas hidráulicas sejam
particularmente adequadas para operações de forja do
tipo de extrusão.

12. EQUIPAMENTOS
MARTELOS
Nos martelos, a força é provocada por um peso cadente, ou
martelo. O impacto provoca deformação do metal a uma alta
velocidade e essa deformação ocorre primeiramente nas
camadas superficiais da peça. Essas máquinas são
energeticamente limitadas, pois a deformação resulta da
dissipação da energia cinética do martelo.
• Existem três tipos de martelos de forjamento:
• Martelo de queda livre
• Martelo de dupla ação
• Martelo de contragolpe

13. EQUIPAMENTOS
MARTELO DE QUEDA LIVRE
No martelo de queda livre, a matriz superior e a massa
cadente são elevadas por rolos de atrito, correntes ou outros
mecanismos. Quando a prancha é liberada, a massa cadente
cai sob a influência da gravidade para produzir a energia da
pancada. A prancha é imediatamente elevada para nova
pancada. O forjamento com um martelo é normalmente feito
com pancadas repetidas. Os martelos podem atingir entre 60
e 150 pancadas por minuto dependendo do tamanho e
capacidade.

14. EQUIPAMENTOS
MARTELO DE DUPLAAÇÃO
Diferenciam-se dos martelos de queda livre pelo sistema de
levantamento e queda da massa cadente. Neste caso a energia é
fornecida não somente pelo peso da massa, causada por um
acionamento pneumático ou hidráulico. Os martelos de dupla-
ação são preferidos aos martelos de queda livre quando se trata
do forjamento em matriz.

15. EQUIPAMENTOS
MARTELO DE CONTRAGOLPE
Caracteriza-se por duas massas que se chocam no
meio do percurso com a mesma velocidade, sendo
que a massa superior é acionada por um sistema
pistão-cilindro. A massa inferior, ligeiramente menor
que a superior (cerca de 5%) é acoplada
normalmente à superior por meio de cabos.

16. OPERAÇÕES UNITÁRIAS
São operações relativamente simples de conformação por forjamento, empregando matrizes abertas
ou ferramentas especiais, podendo ter as finalidades de: produzir peças acabadas de feitio simples;
redistribuir a massa de uma peça bruta para facilitar a obtenção de uma peça de geometria complexa
por posterior forjamento em matriz.
RECALQUE OU RECALCAMENTO
Compressão direta do material entre um par
de ferramentas de face plana ou côncava,
visando primariamente reduzir a altura da
peça e aumentar a sua secção transversal.

17. OPERAÇÕES UNITÁRIAS
ESTIRAMENTO
Visa aumentar o comprimento de uma
peça à custa da sua espessura.
ENCALCAMENTO
Variedade de estiramento em que se
reduz a secção de uma porção
intermediária da peça, por meio de
uma ferramenta ou impressão
adequada.

18. OPERAÇÕES UNITÁRIAS
ROLAMENTO
Operação de distribuição de massa ao
longo do comprimento da peça,
mantendo-se a secção transversal
redonda enquanto a peça é girada em
torno do seu próprio eixo.
CALDEAMENTO
Visa produzir a soldagem de duas
superfícies metálicas limpas, postas
em contato, aquecidas e submetidas a
compressão. Como por exemplo, a
confecção de elos de corrente.

19. OPERAÇÕES UNITÁRIAS
ALARGAMENTO
Aumenta a largura de uma peça reduzindo sua espessura.
FURAÇÃO
Abertura de um furo em uma peça, geralmente por meio de
uma punção de formato apropriado.

20. DEFEITOS NO PROCESSO DE FORJAMENTO
FALTA DE REDUÇÃO
Caracteriza-se pela penetração incompleta
do metal na cavidade da ferramenta. Isso
altera o formato da peça e acontece quando
são usados golpes rápidos e leves do
martelo.
TRINCAS SUPERFICIAIS
Causadas por trabalho excessivo na
periferia da peça em temperatura
baixa, ou por alguma fragilidade a
quente.

21. DEFEITOS NO PROCESSO DE FORJAMENTO
TRINCAS NAS REBARBAS
Causadas pela presença de impurezas nos
metais ou porque as rebarbas são pequenas.
Elas se iniciam nas rebarbas e podem
penetrar na peça durante a operação de
rebarbação.
TRINCAS INTERNAS
Originam-se no interior da peça, como
consequência de tensões originadas por
grandes deformações.

22. DEFEITOS NO PROCESSO DE FORJAMENTO
GOTAS FRIAS
São descontinuidades originadas pela dobra de
superfícies, sem a ocorrência de soldagem. Elas são
causadas por fluxos anormais de material quente dentro
das matrizes, incrustações de rebarbas, colocação
inadequada do material na matriz.
INCRUSTAÇÕES DE ÓXIDOS
Causadas pela camada de óxidos que se formam durante o
aquecimento. Essas incrustações normalmente se desprendem mas,
ocasionalmente, podem ficar presas nas peças.

23. DEFEITOS NO PROCESSO DE FORJAMENTO
DESCARBONETAÇÃO
Caracteriza-se pela perda de carbono
na superfície do aço, causada pelo
aquecimento do metal.
QUEIMA
Gases oxidantes penetram nos limites
dos contornos dos grãos, formando
películas de óxidos. Ela é causada pelo
aquecimento próximo ao ponto de fusão.