O documento descreve vários processos de conformação mecânica de metais, incluindo forjamento, laminação de chapas, perfis e barras, extrusão e estiramento a frio. Estes processos deformam plasticamente os metais mantendo sua massa e integridade através da aplicação de forças mecânicas como prensagem e martelamento. Eles podem ser realizados a quente ou a frio, dependendo do metal e da aplicação desejada.

1. Processos de conformação mecânica 1
1. PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Os processos de conformação mecânica são processos de fabricação que
empregam a deformação plástica de um corpo metálico, mantendo sua massa e
integridade. Alguns exemplos destes processos são apresentados na figura 1.
Figura 1- Representação esquemática de alguns processos de conformação
mecânica.
Todos os processos podem ser realizados a quente (acima da temperatura de
recristalização) ou a frio (abaixo da temperatura de recristalização).
Os processos a quente são caracterizados pelo emprego de tensões de
compressão menores, ausência de encruamento no produto e alta ductilidade da liga
na temperatura de conformação. Por outro lado, os produtos apresentam superfícies
contendo carepa, resultante da oxidação do metal em alta temperatura e tolerâncias
dimensionais mais abertas. Entretanto, a característica mais relevante dos produtos
conformados a quente é o seu elevado grau de sanidade interna.
Produtos fundidos, geralmente, apresentam vazios de contração (rechupes)
e/ou porosidades decorrentes de gases dissolvidos no metal. Se as superfícies destas
cavidades estiverem limpas (isentas de óxidos), elas poderão ser fechadas por meio
do caldeamento (soldagem por pressão) imposta pelo trabalho mecânico.
Como resultado da operação mecânica, as partículas de segunda fase e
inclusões, tenderão a assumir uma forma e uma distribuição que correspondem
aproximadamente à deformação do metal. De fato, os processos de conformação
mecânica provocam a formação de um "fibramento" na microestrutura dos metais e
ligas. Este "fibramento" será formado pela deformação preferencial de fases e / ou
inclusões, conforme ilustra a figura 2.
Marcelo F Moreira

2. Processos de conformação mecânica 2
Figura 2- Exemplos do “fibramento” formado pela ação da conformação mecânica.
Os processos de conformação realizados a frio são caracterizados por elevadas
tensões de compressão, encruamento do produto e ductilidade da liga inferior à dos
processos a quente. A qualidade superficial e a precisão dimensional dos produtos
conformados a frio são superiores à obtida pelos processos a quente.
1.1 Forjamento
O forjamento consiste na alteração da forma de um metal por meio de
prensagem ou de martelamento. A maioria das operações de forjamento é realizada a
quente, entretanto certas ligas podem ser forjadas a frio. Empregam-se duas classes
de equipamentos para o forjamento:
o martelo ou martelete de forjamento, que aplica golpes de impacto
rápidos sobre a superfície do metal (velocidades entre 3,0 e 20 m/s) e
prensas hidráulicas ou mecânicas de forjamento, que submetem a liga a
forças compressivas aplicadas com velocidade lenta (velocidades entre
0,06 a 1,5 m/s).
O forjamento pode ser apresentado em duas variantes:
forjamento livre e
forjamento em matriz fechada.
Marcelo F Moreira

3. Processos de conformação mecânica 3
1.1.1 Forjamento livre
O forjamento livre é realizado entre matrizes planas ou de formas muito
simples. É empregado em peças de grande porte ou quando o número de
componentes é pequeno. Freqüentemente, o forjamento livre é usado para preparar a
forma da peça (esboço) para o forjamento em matriz. A figura 3 apresenta alguns
exemplos de componentes obtidos por meio do forjamento livre.
Figura 3- Exemplos de componentes obtidos por meio do forjamento livre.
1.1.2 Forjamento em matriz fechada
No forjamento em matriz fechada, a peça é deformada entre duas metades de
matriz que dão a forma desejada ao metal, sendo possível obter tolerâncias
dimensionais mais estreitas que no processo de forjamento livre. A figura 4 apresenta
alguns exemplos de componentes forjados em matriz fechada.
Marcelo F Moreira

4. Processos de conformação mecânica 4
Figura 4- Componentes obtidos por meio do forjamento em matriz fechada.
A matriz de forjamento é fabricada com blocos de aço ferramenta para trabalho
a quente. As cavidades no bloco são produzidas por meio de usinagem, normalmente
envolvendo a eletroerosão. Para justificar o emprego destas matrizes, é necessário
um volume de produção elevado.
Em geral, cada matriz possui diversas cavidades. As primeiras têm a função de
desbastar e expandir a barra formando um esboço. Em seguida, este é forjado na
cavidade de “forja em bruto” para atingir uma forma próxima à desejada, sendo que a
maior parte da deformação ocorre nesta etapa. Depois, a peça é transferida à matriz
de acabamento, onde atinge as dimensões finais e ocorre o corte da rebarba,
conforme ilustra a figura 5.
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5. Processos de conformação mecânica 5
Figura 5- Etapas envolvidas na fabricação de uma biela automotiva. As cavidades 1 e 2
realizam o desbaste e a expansão, a cavidade 3 realiza o “forjamento bruto” e as cavidades 4 e
5 o acabamento e a rebarbação, respectivamente.
É importante que a quantidade de metal seja suficiente para preencher toda a
cavidade da matriz. Como é difícil colocar a quantidade exata de metal nas posições
corretas durante o desbaste e a expansão, é comum empregar uma quantidade de
metal ligeiramente acima do necessário. Quando a matriz executa a etapa de
acabamento, o excesso de metal forma uma rebarba de forjamento. A fim de evitar a
formação de uma rebarba muito grande, a matriz de forjamento é projetada como
uma calha de rebarba, conforme ilustra a figura 6. A etapa final no forjamento de uma
peça é a remoção da rebarba em uma matriz ou uma cavidade denominada de
rebarbação.
Figura 6- Calha de rebarba em uma matriz de forjamento.
Marcelo F Moreira

6. Processos de conformação mecânica 6
1.2 Laminação de chapas
O processo de deformação plástica dos metais no qual o material passa entre
rolos é conhecido como laminação. Na laminação, o metal é submetido a elevadas
tensões de compressão, resultantes da ação de prensagem dos rolos, e tensões
cisalhantes superficiais, resultantes da fricção entre os rolos e o material.
Figura 7- Arranjos típicos de rolos em laminadores.
Marcelo F Moreira

7. Processos de conformação mecânica 7
Marcelo F Moreira

8. Processos de conformação mecânica 8
Detalhe do laminador a quente de tiras
Detalhe da laminação a frio de tiras
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9. Processos de conformação mecânica 9
1.3 Laminação de perfis
1.5- Trefilação de barras e tubos
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10. Processos de conformação mecânica 10
1.6- Extrusão
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11. Processos de conformação mecânica 11
1.7- Estiramento a frio
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