O documento descreve o processo de trefilação. Ele explica os tipos de máquinas de trefilação, os esforços envolvidos no processo e as propriedades mecânicas dos materiais após a trefilação. Além disso, aborda processos como decapagem, lubrificação e quebras que podem ocorrer durante a trefilação.

1. PROCESSO DE TREFILAÇÃO
Processo de Fabricação III
Professora: Andrea Rozendo
Rafael Santos Leal
Aluno de Graduação em Engenharia Mecânica
Universidade Estácio de Sá - UNESA

2. 1. Introdução
2. Máquinas de trefilação
3. Esforços envolvidos
4. Propriedades mecânicas na trefilação
5. Processos de decapagem
6. Lubrificação
7. Quebras durante o processo
8. Produtos trefilados
9. Bibliografia
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3. Introdução
A trefilação é um processo mecânico que consiste na
passagem de uma barra, perfil, tubo ou fio, por uma matriz, por
meio de uma força de tração axial, conformando o diâmetro
inicial, para o diâmetro final desejado
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4. A trefilação de arames é realizada em máquinas de
trefilação contínuas onde o arame se encontra em forma de rolos.
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Trefilação de Arames

5. A trefilação de barras é realizada em máquinas que trefilam
barras de comprimentos determinado, individualmente. Por isso,
usa-se as bancadas de trefilação.
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Trefilação de Barras

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Trefilação de Barras

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A trefilação de tubos, assim como na trefilação de barras, é
realizada em máquinas que trefilam tubos de comprimentos
determinado, individualmente. Por isso, também usa-se as
bancadas de trefilação.
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Trefilação de Tubos

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Trefilação de Tubos

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A trefilação de tubos pode ser com buchas, com mandril
passante e suporte interno.
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Trefilação de Tubos

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A trefilação de tubos pode ser com buchas ou com mandril
passante.
Trefilação de Tubos

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Tabela diâmetros

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Fluxo usual de uma trefilaria, destacando todas as etapas do processo de trefilação.

13. Máquinas de Trefilação
A classificação, quanto ao modo com que exercem o
esforço de trefilação, dão-se dois tipos: Máquinas de trefilar sem
deslizamento e Máquinas de trefilar com deslizamento.
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14. A máquina de trefilar sem deslizamento contém um sistema
de tração do fio, para conduzi-lo através do furo da fieira,
constituído de um anel tirante que primeiro acumula o fio
trefilado para depois permitir o seu movimento em direção a uma
segunda fieira.
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Máquina de Trefilação sem Deslizamento
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15. Máquina de Trefilação sem Deslizamento
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Máquina de Trefilação sem Deslizamento
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Máquina de Trefilação sem Deslizamento
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18. Para a trefilação de fios metálicos de pequenos diâmetros,
as máquinas com deslizamento são as mais utilizadas
O fio parte de uma bobina, num recipiente denominado
desbobinadeira, passa por uma roldana e se dirige alinhado à
primeira fieira.
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Máquina de Trefilação com Deslizamento
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Máquina de Trefilação com Deslizamento

20. O número de voltas ou espiras de fio no anel depende da
força de atrito necessária para tracionar o fio através da primeira
fieira; o movimento do fio na forma de hélice provoca o seu
deslizamento lateral no anel.
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Máquina de Trefilação com Deslizamento

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Máquina de Trefilação com Deslizamento

22. Os esforços preponderantes na deformação são esforços de
compressão exercidos pelas paredes do furo da ferramenta sobre
o fio, quando de sua passagem, por efeito de um esforço de tração
aplicado na direção axial do fio e de origem externa.
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Esforços Envolvidos
Mecânica da Trefilação

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Esforços Envolvidos
Mecânica da Trefilação

24. Pt = σ0
1+B
B
1 − 1 − 𝑅 𝐵
B = μ cot α
R = 1 −
A
𝐴0
Onde:
σ0 = limite de escoamento do material
µ = coeficiente de atrito na interface barra-fieira
α = semi-ângulo da fieira
R = relação de trefilação
A0 = área da secção transversal da barra a trefilar
A = área da secção transversal da barra trefilada
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Fórmulas básicas para trefilação de barras redondas
Tensão de trefilação (método da divisão de elementos sem encruamento)

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Fórmulas básicas para trefilação de barras redondas
Tensão de trefilação (método da divisão de elementos sem encruamento)
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Ângulos da fieira

26. Sem atrito: 𝑃𝑡 = 𝜎0 𝑙𝑛
1
1−𝑅
Tensão máxima admissível: 𝑃𝑡= 𝜎0
Então:
1
1−𝑅
= 1 e 𝑅 = 63%
Uma gama de fieiras para a trefilação de aço pode ser calculada de maneira
simplificada utilizando as seguintes fórmulas:
𝑅 =
𝑛 𝐷 𝑛
2
𝐷0
2 e 𝑅 =
𝐷 𝑛
2
𝐷 𝑛−1
2 = 𝐶 𝑡𝑒
Onde:
N  Número de passes desejados
D0  Diâmetro da primeira cabeça
Dn  Diâmetro da última cabeça
R  Relação de redução da seção
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Condição de redução máxima
Com encruamento
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27. temos : η = 10, D0 = 4,80mm e Dn= 1,30mm, logo
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Calcular os diâmetros em cada passe de uma gama para
trefilar um fio para o Ø1,30mm, com o diâmetro na primeira
fieira sendo Ø4,80mm com 10 fieiras:
𝑅 =
10 1,302
4,802 = 0,771
Como 𝐷 𝑛 = 𝐷² 𝑛−1 ∗ 𝑅:
𝐷1 = 4,80 2 ∗ 0,771= 4,21mm
𝐷2 = 4,21 2 ∗ 0,771= 3,69mm
𝐷3 = 3,69 2 ∗ 0,771= 3,24mm
𝐷4 = 3,24 2 ∗ 0,771= 2,84mm
𝐷5 = 2,84 2 ∗ 0,771= 2,49mm
𝐷6 = 2,49 2 ∗ 0,771= 2,19mm
𝐷7 = 2,19 2 ∗ 0,771= 1,92mm
𝐷8 = 1,92 2 ∗ 0,771= 1,68mm
𝐷9 = 1,68 2 ∗ 0,771= 1,48mm
𝐷10 = 1,48 2 ∗ 0,771= 1,30mm
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28. Propriedades mecânicas na trefilação
As propriedades mecânicas do arame, como resistência a
tração e tensão de escoamento, aumentam no processo de
trefilação, conforme aumenta o encruamento causado pela
redução de área nos sucessivos passes.
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29. Processo de Decapagem
Todo FM laminado a quente é coberto por uma camada de
óxido de ferro, formada a uma alta temperatura, à qual chamamos
de carepa. A carepa é composta por camadas variáveis de
hematita, wustita e magnetita.
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30. Durante a laminação a quente, três tipos de carepa podem
ser formados:
• Primária: Formada durante o processo de reaquecimento
• Secundária: Formada durante o processo de laminação
• Terciária: Formada entre os passes finais de laminação e o
leito de resfriamento
Para este FM ser trefilado, deve-se remover a carepa
formada. Essa remoção pode ser feita através de um processo
químico ou mecânico.
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Processo de Decapagem
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31. Decapagem Química
Processo químico cujo agente mais utilizado é o H2SO4 e
em menor escala o HCl. A eficiência e a velocidade da
decapagem química dependerão do quanto as expiras do FM
estarão “acessíveis” ao ácido.
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32. A decapagem química remove muito bem a carepa, porém
seu processo apresenta alguns problemas como o custo do agente
decapante e o custo do tratamento de efluentes gerados no
processo.
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Decapagem Química
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Produtos decapados quimicamente

34. A decapagem mecânica remove a carepa com o mesmo êxito
da decapagem química. Além disso, o produto gerado no
processo mecânico, que é uma carepa em formato de pó e seca,
formada por 75% de ferro e 25% de oxigênio, pode ser
reaproveitado na aciaria.
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Decapagem Mecânica
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35. Durante anos a decapagem mecânica tem sido estudada,
podemos destacar pelo menos dois métodos que foram aprovados
pela indústria: Decapagem por Jato de Granalha (ou decapagem
tosca) e Decapagem por Flexão.
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Decapagem Mecânica

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A) Decapador mecânico por roletes de flexão; B) Sistemas de lixas rotativas;
C) Decapador mecânico com jateamento de granalha; D) Decapador mecânico
com palha de aço – prensa estática e rotativa

37. O fenômeno de atrito é muito importante no processo de
trefilação devido ao movimento relativo entre o fio e a fieira. O
aumento do atrito provoca maior desgaste da ferramenta e pode
causar o aparecimento de defeitos superficiais no fio, além de
exigir maior esforço de trefilação e elevar a temperatura de
trabalho.
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Lubrificação
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38. Durante a trefilação de um material, formam-se duas
regiões distintas entre o material e a fieira, em uma região forma-
se uma camada muito fina de lubrificante e na outra região
forma-se uma camada mais grossa de lubrificante.
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Lubrificação
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39. A necessidade de formação da película de fluido exige
do agente lubrificante as seguintes características:
─ Capacidade de evitar o engripamento
─ Resistência à deterioração às temperaturas de trefilação
─ Resistência química à ação desagregadora de eventuais
óleos minerais presentes
─ Capacidade de manter a superfície do fio isenta de
resíduos carbônicos provenientes das operações de
tratamento térmico de recozimento.
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Lubrificação

40. A classificação dos métodos de lubrificação pode se dar
ainda de acordo com a consistência e aderência do lubrificante
em relação ao fio:
─ Lubrificação úmida e eletrolítica, utilizando como fluido
lubrificante uma solução eletrolítica.
─ Lubrificação seca, utilizando lubrificantes sólidos.
─ Lubrificação úmida, utilizando soluções ou emulsões de óleos
em água ou somente óleos.
─ Lubrificação com pastas e graxas.
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Lubrificação
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41. A fratura de um material acontece quando se tem uma
tensão e uma deformação presentes, que ultrapassem o valor de
resistência à fratura do material. Essa resistência pode variar com
a condição metalúrgica do material.
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Quebras no processo de Trefilação
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42. A classificação das quebras na trefilação se dá em três categorias:
─ Quebras que não reflitam, de maneira geral, problemas de qualidade do
material ou danos causado pelo processo. São causados por problemas
operacionais comuns.
─ Problemas que reflitam condições mecânicas durante a passagem pela
fieira, como excesso de força de trefilação causando excessiva fricção.
─ Rompimento devido a defeitos metalúrgicos ou microestruturais no
arame, que aceleram o desenvolvimento de quebras.
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Quebras no processo de Trefilação
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43. A ruptura é ocasionada por uma forte tensão em relação a
seção do fio. Uma forte redução de diâmetro devido à fieira
precedente desgastada ou a fieira onde ocorre a ruptura tem seu
diâmetro de saída reduzido por acúmulo de material.
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Ruptura Tipo Estricção
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44. Um acúmulo de metal se forma na entrada do cone da fieira
e o fio rompe-se como por estricção, por um esforço superior a
carga de ruptura.
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Ruptura Tipo Borra
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45. Esse defeito vai crescendo e ganhando tamanho na média
em que a redução por passe aumenta, até o ponto em que a
própria tensão de trefilação exercida pela máquina esteja
suficiente para promover o rompimento do material.
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Ruptura Tipo V
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Ruptura Tipo V
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47. Este tipo de fratura é resultado de uma extensiva
deformação na presença de uma linha central de tensão.
Esta linha central de tensão pode ser causada pela trefilação
de um material com um excessivo ângulo de entrada da fieira, por
uma alta redução de área ou ainda por uma alta fricção entre o
material e a fieira.
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Ruptura Tipo Taça-Cone
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Ruptura Tipo Taça-Cone
Relações ideais entre o ângulo da fieira e a redução de área para não haver a formação de
defeitos tipo central burst (Maxwell, 2001).

49. O processo de trefilação gera diversos produtos que podem
ser utilizados em muitas indústrias como:
─ Indústria de cabos de aço
─ Indústria de tubos trefilados
─ Indústria de vergalhões
─ Barras redondas
─ Condutores elétricos (fios)
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Produtos Trefilados

50. CETLIN, P. R. Módulos de Treinamento em Trefilação. Sapucaia do Sul,
2004.
EDER, A. E. Influência do Teor de Nitrogênio na trefilação de aço
equivalente ao ABNT 1013. Porto Alegre, 2006.
GZESH, D.P. Selecting the Best Lubricant for wire drawing. Wire and
Cable Technology International, p. 30-31, 2004.
KO, D. ; KIM, B. The Prediction of Central Burst Defects in Extrusion and
Wire Drawing. Journal of Materials processing Technology, Vol 102, p. 19-
24, 200.
PALMEIRA, A. A. Processos de Trefilação. Rio de Janeiro, 2005
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Bibliografia