Departamento de engenharia de materiais



Baixar 213.04 Kb.
Página1/3
Encontro07.02.2018
Tamanho213.04 Kb.
  1   2   3

PLANEJAMENTO DO PROCESSO E PROJETO DE FERRAMENTAS PARA O FORJAMENTO A FRIO


PLANEJAMENTO DO PROCESSO E PROJETO DE FERRAMENTAS

PARA O FORJAMENTO A FRIO

PROF. DR. SÉRGIO TONINI BUTTON

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

UNICAMP

1999


ÍNDICE

página
1 - INTRODUÇÃO 03


2 - FORJAMENTO A FRIO
2.1 - DESCRIÇÃO DO PROCESSO 03

2.2 - TIPOS DE PROCESSO 03

2.3 - LIMITAÇÕES DO PROCESSO 06

2.4 - LUBRIFICAÇÃO 08


3 - PRODUTOS OBTIDOS NO FORJAMENTO A FRIO
3.1 - GEOMETRIAS 09

3.2 - QUALIDADE SUPERFICIAL E TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS 10

3.3 - DEFEITOS EM PRODUTOS FORJADOS A FRIO 11
4 - EQUIPAMENTOS PARA OBTENÇÃO DE PRODUTOS FORJADOS

4.1 - INTRODUÇÃO 13

4.2 - DESCRIÇÃO DE PRENSAS MECÂNICAS E HIDRÁULICAS 13

4.3 - DESCRIÇÃO DA PRENSA HIDRÁULICA SMG-SCHULER 17

4.4 - DESCRIÇÃO DE PROCESSOS E EQUIPAMENTOS AUXILIARES 17
5 - PLANEJAMENTO DO PROCESSO E PROJETO DO FORJADO
5.1 - DIMENSIONAMENTO DO FORJADO A FRIO 19

5.2 - PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE FORJAMENTO A FRIO 22

5.3 - LIMITAÇÕES DO PROCESSO QUANTO A REDUÇÕES DE ÁREA 22

5.4 - CRITÉRIOS PARA O SEQUENCIAMENTO DE OPERAÇÕES 27


6 - PROJETO DO FERRAMENTAL 33

6.1 - DIMENSIONAMENTO DE PUNÇÕES E MATRIZES 34

6.2 - MATERIAIS EMPREGADOS EM FERRAMENTAS NO FORJAMENTO

A FRIO 45


7 - EXEMPLO DE PLANEJAMENTO DO PROCESSO E DIMENSIONAMENTO DO

FERRAMENTAL PARA UM EIXO FORJADO A FRIO
7.1 - ETAPAS PARA O PLANEJAMENTO DO PROCESSO 48

7.2 - DIMENSIONAMENTO DO FERRAMENTAL 51


8 - BIBLIOGRAFIA 54


1 - INTRODUÇÃO

Neste roteiro, serão abordados aspectos relativos ao planejamento do processo de forjamento a frio, bem como descritos critérios para o projeto das ferramentas empregadas nesse processo.


2 - FORJAMENTO A FRIO
2.1 - DESCRIÇÃO DO PROCESSO
O forjamento a frio é denominado um processo de conformação plástica, ou seja, que ocorre no campo plástico da liga metálica, sem remoção de material. A designação a frio refere-se ao fato de que durante o processamento, o material conformado encontra-se em temperaturas (na maioria dos casos, a temperatura ambiente) que não provocam seu recozimento. Assim, os produtos forjados a frio apresentam-se encruados, com um nível de resistência mecânica elevado.

O encruamento faz com que a capacidade de deformação plástica do metal (conformabilidade) seja reduzida. Desta forma, reduz-se também a possibilidade de grandes reduções de área ou a obtenção de geometrias complexas. Assim, o forjamento a frio é normalmente empregado para a fabricação de peças similares a sólidos de revolução com dimensões e pesos relativamente reduzidos (eixos, parafusos, pinos, porcas e plugs).

O aspecto vantajoso do processo reside na elevada qualidade dimensional e superficial dos produtos associada ao trabalho a frio, no qual não estão presentes inconvenientes do trabalho a quente como a oxidação, a descarbonetação e a contração térmica.

Comparado à usinagem e ao forjamento a quente, o forjamento a frio apresenta maior produtividade e economia de matéria-prima, o que torna esse processo altamente competitivo para a produção de peças em aço.

A norma VDI 3138 (v.3) apresenta um estudo comparativo para vários exemplos de peças metálicas, determinando a rentabilidade do forjamento a frio quando comparado à usinagem e à fundição.
2.2 - TIPOS DE PROCESSO
O forjamento a frio de eixos de aço consiste de dois processos básicos: o recalque e a extrusão.

A figura 1 apresenta esquematicamente uma sequência de etapas para obtenção de um eixo forjado a frio, na qual se observa as operações de recalque e extrusão.

No recalque, a área da seção transversal da peça forjada é aumentada durante o processo, por meio de esforços de compressão que promovem o escoamento radial do material forjado.

Já na extrusão, a área da seção transversal do forjado é reduzido ao ser empurrado através de uma ferramenta (matriz) que define as dimensões e a geometria da seção do produto.



Figura 1 - Representação das operações de forjamento a frio de um eixo.
A figura 2 apresenta algumas variações dos processos de recalque e de extrusão.

O recalque pode ser (a) livre ou (b) contido, caso o diâmetro da peça recalcada seja ou não definido por uma ferramenta, respectivamente.

No caso de eixos forjados a frio com cabeça recalcada, o processo apresenta as variações mostradas em (c) recalque frontal e (d) recalque com matriz de sujeição.

A extrusão pode ser (e) aberta (também denominada como de matriz aberta ou de redução) em que o tarugo não está contido numa matriz-guia. Nesse caso, o processo restringe-se a pequenas reduções de seção, impostas pelo risco de flambagem e recalque do tarugo.

No caso de utilizar-se matrizes-guias (f), há possibilidade de maiores reduções de seção porém com limites definidos pelo atrito entre o tarugo e a matriz-guia.

Figura 2 - Exemplos de variações de processo encontradas no forjamento a frio de eixos.


Tanto (e) como (f) são definidos como extrusão direta (ou para frente) pois o movimento de avanço do produto extrudado coincide com o movimento do punção de extrusão.

Já nos casos (g) de extrusão de peças ocas e (h) de extremidades de eixo, define-se a extrusão como sendo inversa (ou para trás), devido aos diferentes sentidos de movimento do punção e do produto.

A norma VDI 3138 (v.1) apresenta uma série de geometrias de produtos possíveis de se obter pelo forjamento a frio.

2.3 - LIMITAÇÕES DO PROCESSO
Como em qualquer processo de conformação, as limitações do forjamento a frio de eixos de aço referem-se a aspectos econômicos e relativos à própria natureza do processo.

Como exemplos de limites impostos por aspectos econômicos tem-se:

- a limitação de capacidade do equipamento de forjamento em termos de energia disponível e dimensões

características de produtos forjados;

- as propriedades mecânicas do material empregado na fabricação das ferramentas, em termos de dureza

e resistência à compressão.

Esses aspectos fazem com que um dado equipamento seja capaz de produzir forjados com dimensões e geometrias específicas, restringindo seu uso para uma categoria de produtos.

As limitações impostas pelas ferramentas apresentam um caráter econômico relacionado com o seu custo e vida de trabalho.

Como apresentado anteriormente, o forjamento a frio apresenta-se como um processo economicamente competitivo em que a escolha adequada do material e dos processos para fabricação do ferramental influi decisivamente.

Respeitadas as limitações impostas pelo equipamento e pelas ferramentas, deve-se considerar as características específicas do processo que restringem a obtenção dos produtos forjados.

Como apresentado, o forjamento a frio consiste basicamente de operações de recalque e de extrusão.

No recalque há duas limitações principais: uma relacionada com as dimensões do tarugo e outra com a máxima deformação possível.

A esbeltez do tarugo, ou seja, a razão entre a sua altura e seu diâmetro é limitada pela possibilidade de flambagem do tarugo.

No caso do recalque frontal (Figura 2-c) uma possível limitação do processo é a força disponível sob a matriz de recalque.

Já a máxima deformação possível está associada à conformabilidade do material do tarugo e às condições de lubrificação na interface tarugo-matriz.

No caso da extrusão aberta, o limite da redução de área deve-se a duas restrições: a possibilidade de recalque do tarugo à frente da matriz no caso de tarugos curtos e a possibilidade de flambagem do tarugo antes do início da extrusão, no caso de tarugos longos.

Para a extrusão contida (direta ou inversa), a limitação de redução de seção deve-se principalmente às elevadas tensões desenvolvidas durante o processo que transmitidas às ferramentas podem causar sua falha, mesmo que essas ferramentas sejam adequadamente dimensionadas e reforçadas. Nesse caso, a lubrificação eficiente da interface tarugo-ferramentas promove a redução dessas tensões, a elevação da vida útil do ferramental e possibilidade de aumento da redução de seção.

A figura 3 apresenta os valores limites de deformação para as diversas variações de processo encontradas no forjamento a frio.



Figura 3 - Limitações de deformação para os processos de forjamento a frio.

2.4 - LUBRIFICAÇÃO
Devido às elevadas pressões de trabalho observadas no forjamento a frio, o uso de lubrificantes eficientes torna-se essencial para a redução dos esforços, aumento da vida das ferramentas e principalmente para possibilitar a efetivação do processo.

Os requisitos de um lubrificante eficaz são:


· um pequeno coeficiente de atrito, pois em muitos processos o trabalho contra o atrito representa até 50% da energia total empregada;

· resistência a pressões normais elevadas;

· boas propriedades de aderência superficial, garantindo um filme contínuo ao longo do processo e,

· prevenção de soldagem a frio.


Uma das desvantagens do uso de lubrificantes resistentes a pressões elevadas é a redução da qualidade superficial dos produtos devido ao surgimento de "bolsões" de lubrificante.

No caso do forjamento a frio de aços, os lubrificantes mais indicados são os sabões à base de sódio, o bissulfeto de molibdênio (MoS2) e a grafita.

Os sabões apresentam como desvantagem a queda de viscosidade em temperaturas próximas de 200 oC. Já o MoS2 pode ser empregado até 400 oC, pois oxida-se a partir desta temperatura. Com a grafita é possível o uso até 800 oC.

Grafita e MoS2 apresentam como desvantagem a dificuldade de aplicação que exige o uso de líquidos, como água ou óleo, para aspersão do lubrificante.

Esses lubrificantes são sempre aplicados sobre um revestimento rugoso que funciona como um depósito e tem por função garantir a eficiência da lubrificação na região de deformação, aderindo à peça conformada e conduzindo o lubrificante.

No caso de processos severos como o forjamento a frio de aços, recomenda-se o emprego de revestimento de conversão, como o fosfato de zinco. Ao reagir com o ferro presente no aço, o fosfato passa a apresentar elevada adesão e sua estrutura superficial favorece o transporte e atuação do lubrificante, usualmente um sabão. Caso as pressões sejam extremamente elevadas, pode-se aplicar MoS2 em pó sobre a camada de fosfato com sabão.

A espessura ideal da camada de fosfato deve ser determinada experimentalmente, considerando aspectos como a redução dos esforços, a qualidade geral dos produtos forjados e a economia da operação de preparação da superfície dos tarugos.

Com o uso do sistema de lubrificação sabão-fosfato, promove-se considerável redução do atrito, com coeficientes de atrito típicos próximos de 0,05 e produtos com qualidade superficial elevada.



3 - PRODUTOS OBTIDOS NO FORJAMENTO A FRIO
3.1 - GEOMETRIAS

Como apresentado no item 2.2, o forjamento a frio é um processo composto pelas operações de recalque e extrusão. Assim, as geometrias possíveis dos produtos ficam restritas pelos modos de escoamento associados a esses processos: escoamento radial para o recalque e axial na extrusão.

Deste modo, como apresentado na figura 4, alguns detalhes geométricos não podem ser obtidos pelo forjamento a frio, como por exemplo, peças assimétricas (4.a e 4.b) e detalhes internos e externos fora do plano de ação do processo (4.c e 4.d), inviabilizados pelo modo de escoamento do material.

Figura 4 - Restrições geométricas para a obtenção de forjados a frio.

Por ser um processo de conformação plástica a frio, o forjamento apresenta algumas limitações geométricas pela restrição ao escoamento do material devida ao encruamento, representado pelo significativo aumento da resistência à deformação. Como exemplo, a tensão limite de escoamento do aço AISI 1035 passa de aproximadamente 300 MPa no estado recozido para quase 600 MPa quando deformado à temperatura ambiente com 45% de redução da seção transversal. Esse mesmo material também uma queda sensível de ductilidade, representada pela redução do alongamento de 20% (como recozido) para 8% quando deformado a frio.

A restrição do escoamento metálico devido ao encruamento restringe a obtenção de detalhes como mostrados na figura 4.e (furos longos e de pequeno diâmetro) e 4.f (cantos vivos).
3.2 - QUALIDADE SUPERFICIAL E TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS
O processo de forjamento a frio apresenta algumas características que permitem a obtenção de produtos com elevada qualidade geral (bom acabamento superficial e tolerâncias dimensionais reduzidas). Dentre essas características destacam-se:
· ausência de problemas relacionados ao aquecimento do tarugo, como oxidação, descarbonetação ou contração térmica;

· presença de lubrificação eficiente;

· equipamentos (prensas) com elevada rigidez e tolerâncias dimensionais e geométricas apertadas;

· ferramentas rígidas com elevada qualidade superficial, dimensional e geométrica.


A qualidade de trabalho normalmente encontrada na extrusão a frio de aços apresenta-se entre IT 8 e IT 13 (em situações especiais, obtém-se até IT7), ou seja, qualidades de trabalho semelhantes às encontradas nas operações de usinagem para desbaste e acabamento, como por exemplo o torneamento.

Já a rugosidade superficial média (Ra) dos produtos, varia entre 0,3 e 3,5 mm, de acordo com as condições de redução de seção e de acabamento das ferramentas. Esses valores são característicos de processos como a retificação e o torneamento em produção.

No caso dos comprimentos dos eixos forjados, deve-se considerar a variação entre peças de um mesmo lote devida à tolerância nos comprimentos dos tarugos. Essa variação deve-se ao processo de corte dos tarugos, que no caso do cisalhamento em guilhotinas varia entre +0,1 e -0,1 mm.

Sempre que possível deve-se considerar a utilização e a funcionalidade dos produtos acabados, observando as regiões que serão necessariamente usinadas, projetando forjados geometricamente mais favoráveis e com tolerâncias dimensionais mais abertas, de modo que a vida das ferramentas seja aumentada e que os custos totais de fabricação sejam reduzidos, com a consequente melhoria da produtividade.


As variações dimensionais e geométricas encontradas em produtos forjados a frio podem ser explicadas por alguns fatores, como apresentados na figura 5.

1. Dimensão determinada pelas ferramentas e pela recuperação elástica após extração;

2. Dimensão determinada pela precisão de posicionamento do martelo da prensa durante o forjamento;

3. Precisão da dimensão determinada pela precisão dimensional das ferramentas e pela folga existente entre o martelo e a estrutura da prensa. Nesse caso, a excentricidade radial comum está entre 0,1 e 0,2 mm;

4. No caso de eixos longos, a flexão de cerca de 0,1% do comprimento do eixo não pode ser eliminada.


Figura 5 - Variações encontradas em dimensões de peças forjadas a frio.
A norma VDI 3138 (v.1) apresenta uma série de indicações e restrições para o projeto de peças forjadas a frio. Também nesta norma, são apresentados valores característicos de tolerâncias dimensionais, geométricas e de rugosidade superficial dos produtos forjados.
3.3 - DEFEITOS EM PRODUTOS FORJADOS A FRIO

Os defeitos que surgem em produtos forjados a frio são causados basicamente por fatores como:


· tratamento térmico incorreto e baixa qualidade superficial dos tarugos de partida;

· deficiência da lubrificação na interface tarugo-ferramentas;

· execução de etapas de extrusão ou recalque com graus de deformação excessivos e,

· uso de ferramentas com geometrias inadequadas.


A figura 6 (a) esquematiza um defeito de trinca por cisalhamento (a 45o) numa peça de aço recalcada a frio. Nesse caso, o defeito deveu-se a uma escolha inadequada do tratamento térmico do material de partida, utilizado com estrutura perlítica lamelar (de baixa conformabilidade).

Já a figura 6 (b) apresenta um defeito de trinca longitudinal em peça recalcada devido à baixa qualidade superficial do material de partida.

A figura 6.c esquematiza o defeito denominado como "chevron". Esse defeito de ocorrência aleatória apresenta uma série de causas possíveis como, por exemplo, a escolha inadequada das reduções de seção em passes sucessivos de extrusão combinada com o uso de matrizes com ângulo de trabalho incorretos, o uso de lubrificantes ineficazes e materiais de partida com estruturas de baixa conformabilidade.

A norma VDI 3138 (v.1) apresenta diversos defeitos encontrados em forjados a frio e aponta suas prováveis causas.



Figura 6 - Representação esquemática de defeitos em produtos forjados a frio.

4 - EQUIPAMENTOS PARA OBTENÇÃO DE PRODUTOS FORJADOS
4.1 - INTRODUÇÃO
Os equipamentos empregados na produção de produtos forjados a frio podem ser classificados em equipamentos para o forjamento propriamente dito e equipamentos auxiliares.


4.2 - DESCRIÇÃO DE PRENSAS MECÂNICAS E HIDRÁULICAS
A escolha do equipamento a ser empregado no processo de forjamento normalmente baseia-se em aspectos econômicos como, por exemplo, as instalações e máquinas disponíveis na planta fabril.

Deve-se sempre considerar que a precisão de construção e operação dos equipamentos de forjamento transferem-se ao processo e, conseqüentemente, ao produto, como apresentado na figura 5.

Dentre as características desejadas para um equipamento de forjamento pode-se destacar:
· valores característicos de energia e força;

· valores característicos de tempo (velocidade de trabalho, avanço, recuo e transporte);

· valores característicos de precisão dimensional e geométrica e,

· valores característicos de estrutura (rigidez, vãos, cursos de prensagem e extração).

Como apresentado, o forjamento a frio normalmente ocorre em vários estágios, assim, deve-se analisar tecnicamente e economicamente a forma como esses estágios serão distribuídos em um ou mais equipamentos.

Os produtos forjados a frio apresentam qualidade geral bastante elevada pela própria natureza do processo. Assim, a opção pelo equipamento de forjar recai sobre máquinas que possuam características adequadas de energia e força disponível, velocidades, precisão, rigidez, vãos e cursos, além de possibilitar a execução de vários estágios de conformação simultânea ou separadamente.

Dentre os equipamentos normalmente utilizados para conformação de metais, destacam-se para o forjamento a frio, as prensas acionadas tanto mecânica como hidraulicamente, sendo as prensas hidráulicas tanto de construção vertical como horizontal.

Pelas características de precisão, capacidade e produtividade, as prensas mecânicas mais empregadas no forjamento a frio são as prensas excêntricas (máquinas de curso restrito).

As prensas excêntricas verticais de acionamento por joelho (Figura 7) são empregadas especialmente no forjamento de aço, com peças entre 40 a 250 mm de diâmetro.

Há possibilidade de utilização de ferramentas para vários estágios. A força nominal encontra-se entre 60 e 4000 T e o número de golpes por minuto entre 20 e 250, com cursos entre 50 e 350 mm.

A força de extração é aproximadamente 15% da força nominal e o curso de extração entre 30 e 50% do curso máximo.

As prensas excêntricas verticais com acionamento por eixo excêntrico ou por virabrequim (Figura 8) podem ser utilizadas com ferramentas de um ou vários estágios.

São utilizadas para produção de lotes pequenos e médios ou para o forjamento de peças com diâmetros superiores a 50 mm. A capacidade nominal de força varia de 60 a 1600 T.

O número de golpes em ciclo contínuo apresenta-se entre 10 e 80 por minuto, com curso entre 150 e 800 mm. A força de extração atinge 30% da capacidade nominal e o curso de extração, 60% do curso máximo.



Figura 7 - Representação esquemática de uma prensa excêntrica com acionamento por joelho.


Figura 8 - Representação esquemática de prensas excêntricas acionadas por (a) eixo excêntrico e (b) virabrequim.

As prensas hidráulicas verticais, ou máquinas de força limitada, (Figura 9) têm sido utilizadas no forjamento a frio de peças longas, em operações que se exija cursos elevados, com grande capacidade de trabalho e forças elevadas.

Uma característica vantajosa desse tipo de prensa é a possibilidade de ajuste da força nominal bem como da velocidade de trabalho, ao longo de todo o curso útil.

A força nominal encontra-se entre 100 e 5000 T, com cursos entre 1000 e 1600 mm. O número de golpes por minuto pode ser ajustado desde zero até um máximo entre 2 e 60.

Há possibilidade de se utilizar ferramentas com vários estágios. Nesse caso, a força de extração na mesa pode atingir 5% da força nominal (2% no extrator do martelo) e o curso de extração, 60% do curso total na mesa e 20% no martelo.


Figura 9 - Representação esquemática de uma prensa hidráulica vertical.
4.3 - DESCRIÇÃO DA PRENSA HIDRÁULICA SMG-SCHULER
Uma prensa hidráulica vertical projetada para o forjamento a frio de eixos é a prensa transfer SMG-SCHULER, modelo HKP 1400-1300/1150 com as seguintes características:
Altura total 12 m

Peso total 184.000 kg

Potência instalada 470 kW

Força de prensagem 14000 kN (»1400 T)

Distância máxima entre placa da mesa e martelo 2400 mm

Curso máximo 1000 mm

Comprimento das guias do martelo 1500 mm

Área da mesa e do martelo (largura x profundidade) 1300 mm x 1150 mm

Velocidade máxima de aproximação 500 mm/s

Velocidade de trabalho a 4000 kN 75 mm/s

Velocidade de trabalho na força máxima 21 mm/s

Velocidade de retorno 430 mm/s

Força de recuo 1700 kN

Velocidade de retorno na força de recuo máxima 180 mm/s

Carga excêntrica máxima permissível 1100 kN/m

Estações de trabalho 4

Passo transfer (distância entre centros das estações) 250 mm

Curso vertical do sistema transfer 100 mm

Extrator hidráulico na mesa:

Força de extração 1600 kN

Curso do extrator 600 mm

Extrator hidráulico no martelo:

Força de extração 900 kN

Curso do extrator 150 mm



4.4 - DESCRIÇÃO DE PROCESSOS E EQUIPAMENTOS AUXILIARES
Como apresentado anteriormente, o processo de forjamento a frio apresenta algumas limitações que podem ser minimizadas ao se preparar os tarugos iniciais. Nesta preparação, destaca-se as operações de corte, tratamentos térmicos, limpeza e lubrificação.

A operação de corte reveste-se de grande importância pois a qualidade das superfícies cortadas influi diretamente na qualidade do produto forjado e em alguns casos, no próprio sucesso de execução do processo. A norma VDI 3187 apresenta alguns defeitos de corte por tesoura e suas implicações.

O corte em tesouras por cisalhamento é um dos processos mais empregados para a obtenção de tarugos para o forjamento a frio. É um processo rápido com desperdício reduzido que apresenta algumas desvantagens como a deformação e endurecimento das extremidades cisalhadas e o surgimento de trincas nessas extremidades.

Pode-se cisalhar barras de aço com diâmetros até 120 mm. Há uma limitação quanto à relação entre altura e diâmetro do tarugo: caso seja menor que 0,5 torna-se necessário uma operação adicional de recalque para melhorar o paralelismo entre as superfícies cisalhadas.

Um outro processo para separação de tarugos a partir de barras é o corte por serra. Neste caso, o corte é mais lento (cerca de 10 vezes) e o desperdício maior que no processo anterior, além de necessitar de operações de rebarbação para diâmetros maiores. Porém, apresenta como vantagem a qualidade, precisão e paralelismo das superfícies cortadas, sem modificação estrutural, nem encruamento ou formação de trincas.

As operações de tratamento térmico referem-se às etapas de recozimento do tarugo inicial, recozimentos entre etapas de forjamento a frio e recozimento ou beneficiamento do produto forjado.

Tanto o recozimento do tarugo inicial como os recozimentos intermediários tem por objetivo modificar a estrutura do metal deformado de modo a torná-lo mais dúctil e desta forma, aumentar sua capacidade de deformação, possibilitando a realização do processo e prevenindo defeitos no produto.

O tarugo inicial pode-se apresentar recristalizado (recozimento de recristalização) para aços com baixo e médio teor de carbono, ou esferoidizados (recozimento cíclico) para aços com elevado teor de carbono.

O recozimento intermediário deve ser evitado através de um planejamento adequado das etapas de forjamento a frio, a fim de manter a produtividade do processo pela sua continuidade.

Os tratamentos térmicos posteriores ao forjamento a frio variam de acordo com as propriedades mecânicas desejadas para o produto forjado, desde simples recozimentos de recuperação para alívio de tensões, passando por tratamentos de normalização da estrutura ferrítica-perlítica até tratamento de beneficiamento envolvendo etapas de cementação, nitretação, tempera e revenido

Em todos esses tratamentos deve-se destacar a importância do controle adequado da temperatura, do tempo de permanência e da atmosfera do forno, de modo a garantir-se a qualidade superficial e estrutural da matéria-prima e dos produtos forjados.

A norma VDI 3143 apresenta informações detalhadas sobre tratamentos, equipamentos e atmosferas. A norma VDI 3200 (v. 2) apresenta as curvas de escoamento para alguns aços nos estados normalizado e recozido ciclicamente.

Como as operações de corte e tratamento térmico, a operação de limpeza é extremamente importante pois prepara a superfície do tarugo para a operação posterior de lubrificação.

Dentre as operações de limpeza destacam-se o desengraxamento e a decapagem. No desengraxamento elimina-se compostos orgânicos que poderiam comprometer a aderência dos lubrificantes à superfície do tarugo. Na decapagem são eliminados os óxidos prejudiciais ao forjamento. Também na decapagem promove-se a modificação da textura superficial do tarugo favorecendo a aplicação posterior do revestimento para lubrificação.

A norma VDI 3161 descreve as operações de limpeza e desengraxamento e a norma VDI 3162 a decapagem de peças para o forjamento a frio.

A lubrificação eficiente exerce um papel preponderante para o sucesso do processo de forjamento a frio e influi diretamente na qualidade dos produtos forjados. Como exemplo tem-se a variação da rugosidade superficial de um produto forjado que passa de 1 a 5 mm para o caso de um tarugo fosfatado para valores entre 5 e 14 mm, no caso de um tarugo não-fosfatado.

No caso do forjamento a frio de aços, o procedimento mais usual é a lubrificação dos tarugos através das etapas de fosfatização e ensaboamento.

Após a fosfatização, o revestimento na forma de fosfato atinge espessuras de 10 a 15 mm e devido à rugosidade superficial obtida nesse tratamento, esse revestimento funciona como um "portador" do lubrificante (no caso o sabão é carregado entre os vales e picos produzidos pela fosfatização).

A preparação da superfície dos tarugos é definida pela seqüência de operações: desengraxar e/ou decapar, enxaguar com água fria, enxaguar e pré-aquecer com água quente, fosfatizar, enxaguar com água fria, enxaguar e ensaboar com água quente e secar.

As normas VDI 3164 e 3165 apresentam respectivamente as condições e equipamentos para a fosfatização e ensaboamento e indicações para escolha de lubrificantes para a conformação a frio.



Compartilhe com seus amigos:
  1   2   3


©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal