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Conformação MecanicaFORJAMENTO
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Introdução
O forjamento é um processo de conformação mecânica pelo
martelamento ou pela prensagem de um metal, ou seja,
mediante a aplicação de esforços mecânicos altera-se
plasticamente a formas dos materiais.
Ele é o antecessor de todos os processos de transformação por
deformação plástica. As tribos hindus desde 1500 antes de
Cristo trabalhavam o ouro, a prata e o ferro. A arte do forjamento
foi utilizada até a idade média para a fabricação de armas e
armaduras.
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Aplicações
De um modo geral, todos os materiais conformáveis podem ser
forjados. Os mais utilizados para a produção de peças forjadas
são os aços (comuns e ligados, aços estruturais, aços para
cementação e para beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e
austeníticos, aços ferramenta), ligas de alumínio, de cobre
(especialmente os latões), de magnésio, de níquel (inclusive as
chamadas superligas, como Waspaloy, Astraloy, Inconel, Udimet
700, etc., empregadas principalmente na indústria aeroespacial)
e de titânio.
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Tipos de Forjamento
O processo de forjamento pode ser classificado quanto a
temperatura de trabalho, ou seja, o material a ser conformado é
ou não pré aquecido a uma determida temperatura e quanto ao
metodo de aplicação de carga
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Forjamento a Quente
O forjamento a quente é o processo de conformação onde o
metal a ser forjado se encontra acima da temperatura de
recristalização. Isto faz com que durante a deformação os
mecanismos de recuperação e recristalização aconteçam,
inibindo a geração de tensões internas e favorecendo a
ductilidade pela formação e aumento dos grãos
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Vantagens do processo
Menor energia requerida para deformar o metal;
Aumento da capacidade do material para escoar sem se
romper (ductilidade);
Eliminação de bolhas e poros por caldeamento;
Eliminação e refino da granulação grosseira do material
fundido;
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Desvantagens do processo
Necessidade de equipamentos especiais (fornos,
manipuladores, etc.) e gasto de energia para aquecimento
das peças;
Reações do metal com a atmosfera do forno, levando a
perdas de material por oxidação e outros problemas
relacionados
Formação de óxidos
Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é
difícil;
Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por
causa de expansão e contração térmica
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Forjamento a Frio
O forjamento a frio tem esse nome, pois o processo é realizado
abaixo da temperatura de recristalização do material forjado.
A carga utilizada para a conformação por 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.
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O acabamento superficial e a exatidão dimensional de uma
peça forjada a frio são superior ao do forjamento a quente e até
de outros processos de conformação e fundição. Geralmente as
peças forjadas a frio já saem da matriz pronta para serem
utilizadas, sem necessidade de ajustes de superfície ou
dimensão.
Forjamento a Frio
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Preparação do aço para forjamento a
frio
A maioria dos aços trabalhados no forjamento possui uma
resistência mecânica muito alta, o que torna a carga necessária
de conformação elevada e conseqüentemente diminui a vida
das ferramentas utilizadas. Para que se diminua a resistência
desses aços e torne mais amena a carga de aplicação, é
interessante que o aço passe por um tratamento térmico de
esferoidização.
A cementita em forma de esferas torna mais fácil o escoamento
do material entre os grãos, o que diminui a força necessária
para a fluidez do aço trabalhado.
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Vantagens do processo
Menor quantidade de matéria-prima requerida (a peça pode
ser obtida em sua forma final sem nenhuma perda de
material.
Alta produtividade;
Possibilita a substituição de um material de custo maior (alta
liga) forjado a quente, por outro de custo menor (aço
carbono) forjado a frio, obtendo-se assim peças forjadas
com propriedades mecânicas equivalentes.
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Desvantagens do processo
Necessidade de prensas de maior capacidade;
Pressões elevadas nas ferramentas, necessitando assim
de materiais especiais e geralmente de alto custo;
Necessidade de recozimentos intermediários para obterem-
se grandes deformações;
Viável economicamente apenas para lotes grandes de
peças;
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Forjamento Por Martelamento
O forjamento por martelamento é feito aplicando-se pancadas
(golpes ou batidas) rápidas e sucessivas no metal, aplicando
pressão sobre a peças no momento em que existe o contato do
martelo de forja e a peça metálica. Por sua vez, esta pressão é
absorvida pelo metal que se deforma muito rapidamente.
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No forjamento por martelamento são usados martelos de forja
que aplicam golpes rápidos e sucessivos ao metal por meio de
uma massa que varia de poucos quilos a várias toneladas, que
cai de uma altura que varia de alguns centímetros a alguns
metros. Este processo age sobre as camadas mais externas do
material, podendo ou não gerar pontos de tensão, que se não
forem controlados podem gerar falhas.
Forjamento Por Martelamento
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Forjamento Por Prensagem
Nesse tipo de processo uma pressão continua e devagar é
aplicada na área a ser forjada. Esta operação pode ser
realizada a quente ou a frio. A operação a frio é utilizada em
materiais recozidos, e o processo a quente é feito em peças
para maquinaria pesada. O forjamento por pressão é mais
econômico do que o forjamento por impacto,
e grandes tolerâncias dimensionais são
obtidas. Estes tipos de operação podem
ser divididos de duas formas:
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Forjamento em Matriz Aberta
O material é conformado entre matrizes planas ou de formato
simples, que normalmente não se tocam
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É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma
relativamente simples (p. ex., eixos de navios e de turbinas,
ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos,
ferramentas agrícolas, etc.) e em pequeno número; e também
para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente
a operações de forjamento mais complexas.
Forjamento em Matriz Aberta
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Forjamento em Matriz Fechada
O material é conformado entre duas metades de 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.
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Forjamento em Matriz fechada
Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade
totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão
na quantidade fornecida de material: uma quantidade insuficiente
implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça;
um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com
probabilidade de danos ao mesmo e ao maquinário.
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Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida
de material, é mais comum empregar um pequeno excesso. As
matrizes são providas de uma zona oca especial para recolher o
material excedente ao término do preenchimento da cavidade
principal. O material excedente forma uma faixa estreita
(rebarba) em torno da peça forjada. A rebarba exige uma
operação posterior de corte (rebarbação) para remoção.
Forjamento em Matriz fechada
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Equipamentos e Metodos
Os equipamentos comumente empregados incluem duas
classes principais:
• Martelos de forja: que deformam o metal através de
rápidos golpes de impacto na superfície do mesmo;
• Prensas: que deformam o metal submetendo-o a uma
compressão contínua com velocidade relativamente baixa.
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Tipos de Martelos
Os três tipos básicos de martelo são:
Martelo de Queda
Livre com Prancha
Martelos de Duplo
EfeitoMartelo de Contragolpe
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Tipos de Prensa
Prensa de fuso Prensa excêntrica Prensa Hidraulica
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Peças Forjadas
Eixos de Navio
Virabrequins
Parafusos, pinos
Engrenagens
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Créditos