PROCFAB 10 - Forjagem

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ISMAI – CET de Design e Inovação Industrial 2013-2014 FORJAGEM

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A FORJAGEM, processo de fabricação semelhante ao processo já estudado de conformação plástica, diferencia-se deste pelo tipo de força aplicada.

Na FORJAGEM ou FORJAMENTO, a força actua por impacto.

A matéria-prima é colocada na parte inferior do molde. A parte superior deste desce em alta velocidade e atinge a matéria-prima.

A rápida deformação plástica do material beneficia as propriedades mecânicas da peça, gerando encruamento superficial.

Trata-se de um processo muito usado em caldeiraria.

Forjamento é o nome genérico de operações deconformação mecânica efetuadas com esforçode compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho.

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Dependendo do tipo de processo adotado no forjamento, pode-se gerar mínima perda de material e boa precisão dimensional.

Diversas técnicas produtivas são adotadas para se conseguir forjar peças e melhorar as características metalúrgicas, algumas dessas técnicas são milenares, com baixo grau tecnológico, técnicas caras e demoradas.

Mas existem técnicas de última geração. Nestas, mais modernas, é comum o uso de programas computacionais complexos, que proporcionam ganho de tempo e redução de desperdício de energia e material, conhecidos como Forjamento CAD/CAM.

Quando peças são forjadas procura-se alterar principalmente a elasticidade e a plasticidade dos metais.

Recorde-se que a elasticidade é a capacidade que um determinado material tem de se deformar, ao ser aplicado um esforço sobre ele, e de voltar a sua forma inicial quando o esforço deixar de existir.

E plasticidade como sendo a capacidade que um dado material tem de se deformar e manter esta deformação, alterando seu aspecto definitivamente.

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No forjamento é fundamental ter precisão na quantidade de material: - Pouco material implica falta de enchimento da cavidade.

- Muito material causa sobrecarga nas ferramentas, com a probabilidade de danos nas mesmas e nas máquinas usadas para forjar.

Na maquinagem tradicional há perdas 74% em volume do material, já na conformação as perdas são de 6% em volume.

A tecnologia de forjamento moderna pode ser dividida em três categorias abrangentes de acordo com a capacidade da máquina usada diferindo muito na sua aplicação industrial:

- FORJAGEM MÉDIA; e

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Na FORJAGEM PESADA encontramos de prensas de enormes dimensões, que exigem elevado número de operadores, além de uma mão de obra especializada, motivos pelos quais são apropriadas apenas para produção de peças de grandes dimensões para uso bastante específico.

A força das prensas utilizadas em forja pesada varia entre 3000 e 15000 toneladas.

Uma prensa de 6000 toneladas pode estirar lingotes com cerca de 2,5 m de diâmetro e 120 toneladas.

Na FORJAGEM MÉDIA encontramos prensas de forjamento de 1000 a 1500 toneladas.

Diferem das forjas pesadas pelas suas dimensões reduzidas e maior rapidez de trabalho.

Estas prensas de FORJAGEM MÉDIA podem dar de 30 a 150 golpes por minuto conforme a sua capacidade.

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A FORJAGEM DE PEQUENO PORTE é atribuída basicamente à estampagem em prensas mecânicas horizontais.

A estampagem consiste na conformação através de choques ou na aplicação de pressão sobre o metal contra uma matriz entalhada.

No que respeita a TEMPERATURAS DE FORJAMENTO, distingue-se entre FORJAAQUENTE (mais comum e convencional) e FORJAAFRIO.

No forjamento a quente, o processo ocorre a uma temperatura acima da temperatura de recristalização do material. Na etapa de conformação final, ocorre a formação de rebarba, devido ao excesso de material.

No forjamento convencional a quente o peso do forjado pode atingir o dobro do peso do produto final, e a sua rebarba representa de 20 a 40% do seu peso, aumentando os custos com a compra de material, a sua manipulação, a armazenagem, o aquecimento até à temperatura de forjamento e a posterior maquinagem.

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O processo de FORJAMENTO A QUENTE geralmente começa pelo corte das barras, em guilhotina, para obtenção dos tarugos.

Os tarugos passam por um forno contínuo para serem aquecidos e posteriormente forjados em prensa.

O forjamento deverá ocorrer em duas ou mais etapas que permitam o preenchimento adequado das matrizes.

As rebarbas do forjado são retiradas, em operação de corte, imediatamente após o forjamento.

Após o corte, os forjados são tratados termicamente para se obter uma microestrutura adequada à maquinagem.

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As temperaturas usuais para o início do FORJAMENTOA QUENTE são:

Durante este processo, a temperatura deve estar acima do ponto de cristalização do referido metal, o qual fornece ao metal os efeitos de endurecimento.

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No FORJAMENTO A FRIO não há remoção de material e existe elevada precisão dimensional.

O forjamento a frio consiste num amassamento de um corpo rígido, que é levado a uma forma desejada pelo deslocamento relativo das partículas do material sólido. O volume do material que participa da conformação permanece inalterado, portanto não há perda de material.

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No FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA, o material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam.

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.

Também é usado para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas. Como exemplos de peças produzidas por este processo têm-se eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, etc.

O FORJAMENTO LIVRE divide-se em operações unitárias e operações unitárias mais comuns.

http://youtu.be/UFzxgSD4DRE Forjagem a frio de tampo 04:02

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No 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 numa cavidade fechada ou semi-fechada, permitindo assim obter-se peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre.

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, como já sabemos.

Dada à 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.

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♦ Economia do Material

Uma das vantagens fundamentais deste processo de produção está na economia de material, devido às formas finais, em comparação aos usuais métodos de maquinagem (torneamento, fresagem, etc…), principalmente quando são usados materiais não-ferrosos como o alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas.

♦ Precisão

No forjamento a frio, a peça assume a forma da matriz, com o desenvolvimento de novas técnicas de fabricação de ferramentas e processos de fabricação obtém-se precisão de até 0,01 m.

♦ Rugosidade

A precisão é diretamente ligada ao grau de precisão da ferramenta, já a rugosidade é ligada diretamente ao polimento da matriz e qualidade do lubrificante. A rugosidade chega a 10 micros, ou seja lapidado.

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VANTAGENS E DESVANTAJENS DO FORJAMENTO (continuação)

♦ Matéria – Prima

Para a utilização dos processos de forjamento a frio servem todos os materiais metálicos que apresentam bom potencial de conformabilidade e destacada plasticidade.

Eles devem suportar os maiores graus de deformação sem romper. Entre eles se incluem os não-ferrosos como o chumbo, o estanho, o cobre e suas ligas.

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ISMAI – CET de Design e Inovação Industrial 2013-2014 LISTADE IMAGENS SOBRE FORJAGEM

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ISMAI – CET de Design e Inovação Industrial 2013-2014 LISTADE VIDEOS SOBRE FORJAGEM

FORJAGEM 14 PROCFAB 104 http://youtu.be/OgB4lMN814I Exemplos de Frojamento 01:31 http://youtu.be/eIrW9EZA9Ng Conformações do Forjamento 09:43 http://youtu.be/PxHjeYuE5e0 Forjamento de cambota 0:2 http://youtu.be/rr2VOQTJtEc Forjamento por martelamento 0:46 http://youtu.be/d7LYmp_Cpps Aula de Forjamento 03:4 http://youtu.be/9rSYkSv4__g Forjamento em matriz fechada 06:19 http://youtu.be/OJd_rPDW8xc Forjamento de rotor de turbina 08:21 http://youtu.be/rXIKBm9Z5uQ Mais exemplos de Forjamento 04:32 http://youtu.be/JlBsfY33bNE Forjamento a frio 0:57 http://youtu.be/NqSO2q6cd2c Como fazer dinheiro… 10:54

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