PROJETO DE FORJAMENTO QUENTE

SEM0412 - PROCESSAMENTO DE MATERIAIS I V: CONFORMAO PROF. IRIS BENTO DA SILVA

Alunos: Lucas Rojas Hernandes Panizza 7591048 Rafael Roque Diniz 7606188

Maurcio Leonelli Diz 7591010

Lus Otvio Moretti 7279585

Ricardo Marques 7279651

So Carlos/2013

Objetivos

Escolher uma pea a ser forjada, detalh-la e desenhos tcnicos e desenvolver o projeto da

matriz de forjamento e do forjado.

Projeto

A pea escolhida foi uma Polia de Virabrequim, que ser forjada quente e posteriormente

usinada para a retirada do sobremetal. Apresentaremos o projeto do Frojado, bem como das

condies e esforos do processo, e o projeto da matriz.

Desenho Tcnico da Pea

O Desenho completo da pea pronta, com todas as cotas, se encontra no Anexo 1 deste

relatrio.

Projeto do Forjado

a) Sobremetal: Como a maior dimenso da pea o dimetro de 130 mm, tem-se da tabela 2

um sobremetal entre 1,5 e 2 mm. Adotamos o sobremetal igual a 2 mm, consultando as

Tabelas 1 e 2 (Anexo 2).

b) ngulo de Sada: As superfcies paralelas linha de centro da pea devem apresentar uma

inclinao suficiente para a extrao aps o processo. Segundo ROSSI p. 111, assumimos

um ngulo de sada igual a 8 para todas as superfcies da pea.

c) Raios de arredondamento: De acordo com a Tabela 5 (Anexo 2) foram estipulados os

raios de arredondamento da pea que variam de R2 at R6.

d) Escolha da linha da bacia de rebarba: Considerando o tamanho da pea como pequeno

(tabela 7 Anexo 2), escolhendo o tipo de rebarba (Figura 5 Anexo 2) e posicionando-a

na linha de maior permetro da pea, obtm-se:

e) Dimensionamento do tarugo: O volume do tarugo deve ser 3% maior do que o da pea

para compensar previstas perdas por oxidaes e descarbonetaes no pr-aquecimento.

A bitola do tarugo foi encontrada de acordo com o catalogo comercial da Gerdau e assim

obtemos os seguintes valores:

Volume do forjado 257231,983 mm3

Volume do tarugo 264948,9425 mm3

Dimenses do tarugo Dimetro = 80 mm Altura = 52,74 mm

Planejamento do Processo

a) Escolha do material: Para a pea estudada indica se o ao SAE 1060 que apresenta as

seguintes caractersticas:

Composio qumica (%) C 0,55 a 0,65 Mn 0,60 a 0,90

Si 0,10 a 0,20 ou 0,15 a 0,30 P 0,040 mximo S 0,050 mximo

Forjamento Aquecer a 1100 oC e iniciar o forjamento.

No forjar abaixo de 800 oC.

Recozimento 690 - 710 C

Normalizao 810 - 830 C

Desta forma, definiu-se pela temperatura inicial de 1100 oC considerando que o nmero de

etapas e o tempo de processo no acarretaro a queda da temperatura abaixo de 900 oC,

permitindo a normalizao por resfriamento ao ar aps o forjamento.

b) Sequncia de etapas: Para a fabricao do forjado, ser definida uma sequncia de

processos utilizada industrialmente: corte dos tarugos por guilhotina, aquecimento a

1100 oC, limpeza mecnica dos xidos, pr-forjamento, forjamento final, rebarbao e

normalizao. As figuras abaixo apresentam a modificao do tarugo ao longo do processo.

c) Escolha da prensa: No forjamento da polia ser empregada uma prensa excntrica,

comumente empregada na indstria para esse tipo de processo. So prensas mecnicas

rgidas e de velocidade elevada. A mquina da figura a seguir um exemplo de prensa

excntrica.

Clculos de Esforos

Para o clculo dos esforos de forjamento na primeira etapa (pr-forma) e na segunda

(forjamento final), consideramos os seguintes parmetros de processo, definidos no planejamento

e no projeto do forjado.

Material a forjar Ao ABNT 1060

Tenso limite de resistncia temperatura ambiente

~ 80 kgf/mm2

Temperatura de forjamento 1100 oC - pr-forma

1000 oC - forjamento final

Equipamento Prensa excntrica

1a Etapa - Embolachamento (*quadros no Anexo 3)

Nessa etapa, o tarugo de altura hi = 52, 74 mm e dimetro di = 80 mm, ser recalcado at

um disco de altura hf = 30, 14 mm e dimetro df = 100, 26 mm .

Definidos para o material ABNT 1060 um valor de B de aproximadamente 80 kgf/mm2 e

para a primeira etapa uma temperatura de trabalho de 1100 oC , tem-se do quadro I que:

Kfs = 0, 146*1014*T4, 09 ou Kfs = 5, 3 kgf/mm2

Do quadro II, definindo-se por uma prensa excntrica (prensa mecnica rpida):

Kfd = 3, 5*Kfs0, 76 ou Kfd = 12, 4 kgf/mm2

No quadro III, com d1/h1m = 2, 6 tem-se = 0, 63 com:

Kr = 1, 71*Kfd0, 95 ou Kr = 18, 7 kgf/mm2

No quadro IV, com um valor de rea projetada igual:

Aproj = *1002/4 mm2 ou Aproj = 7.854 mm2

Tem-se:

Fforj = Kr *Aproj ou Fforj = 146.869 kgf

No quadro V, no necessrio calcular a variao de fora devida ao ndice de esbeltez,

pois trata-se de um solido de revoluo.

No quadro VI, o trabalho pode ser calculado considerando que o deslocamento da matriz

superior foi igual:

h = 46 mm e Fforj = 146.869 kgf

Tem-se:

Eforj = 66 kJ

2a Etapa - Forjamento (*quadros no Anexo 3)

Nessa etapa, ocorrer o forjamento final da pea.

Definidos para o material ABNT 1060 um valor de B de 80 kgf/mm2 e para a segunda

etapa uma temperatura de trabalho de 1000 oC, tem-se do quadro I que:

Kfs = 0, 146*1000*T4, 09 ou Kfs = 7, 8 kgf/mm2

Do quadro II, definindo-se por uma prensa excntrica (prensa mecnica rpida):

Kfd = 3.*.Kfs0, 76 ou Kfd = 16, 7 kgf/mm2

No quadro III, com b/hg = 4/2 tem-se n = 0.45

Kr = 2,78*(Kfd0,91) ou Kr = 36, 0 kgf/mm2

No quadro IV, com um valor de rea projetada igual a

Aproj = *146/4 mm2 ou Aproj = 16.741 mm2

Tem-se:

Fforj = Kr *Aproj ou Fforj = 602.421 kgf

No quadro V, no necessrio calcular a variao de fora devida ao ndice de esbeltez,

pois trata-se de um solido de revoluo.

No quadro VI, o trabalho pode ser calculado considerando que o deslocamento da matriz

superior foi igual:

h = 30 mm e Fforj = 602.421 kgf

Tem-se:

Eforj = 177 kJ

Assim, se as duas etapas forem realizadas simultaneamente, a prensa dever ter como

capacidade:

Fora Maior que 750.000 kgf

Energia Maior que 243 kJ

Projeto das Matrizes

As matrizes de forjamento e de rebarbao foram dimensionadas e tiveram seus materiais

e tratamentos escolhidos de acordo com o roteiro, considerando aspectos como:

disposio das etapas de processo

contrao trmica da pea forjada a aproximadamente 1000 oC

tolerncias dimensionais menores que as da pea forjada

sistema de guiamento e localizao das matrizes

facilidade de posicionamento para o corte da rebarba e do espelho

A figura a seguir apresenta o desenho das matrizes de forjamento, projetadas segundo as

recomendaes da tabela 9 (Anexo 2) e da figura 9 (Anexo 2) (sistema b), ressaltando-se as

dimenses externas que determinaro o tamanho da mesa da prensa. As matrizes de rebarbao

so projetadas segundo as indicaes da tabela 8(Anexo 2) (tipo a).

Referncias Bibliogrficas

BUTTON, Srgio Tonini. PLANEJAMENTO DO PROCESSO E PROJETO DE MATRIZES PARA O FORJAMENTO A QUENTE, 1998. Universidade Estadual de Campinas, Campinas So Paulo

Anexo 1

Anexo 2

Anexo 3