Apostila 2
Apostila 2
Apostila 2
Finalidade:
Por este processo possvel obter produtos de grande comprimento contnuo, sees
pequenas, boa qualidade de superfcie e excelente controle dimensional.
A tabela 01 mostra os produtos mais comuns obtidos com o processo de trefilao, e seus
respectivos dimetros para os arames.
O material pode ser estirado e reduzido em seco transversal mais do que com qualquer
outro processo;
A preciso dimensional obtida maior do que em qualquer outro processo exceto a
laminao a frio, que no aplicvel s bitolas comuns de arames;
A superfcie produzida uniformemente limpa e polida;
O processo influi nas propriedades mecnicas do material, permitindo, em combinao com
um tratamento trmico adequado, a obteno de uma gama variada de propriedades com a mesma
composio qumica.
Fieira
A fieira o dispositivo bsico da trefilao e compe todos os equipamentos trefiladores.
Equipamentos
Pode-se classificar os equipamentos para trefilao em dois grupos bsicos:
Bancadas de trefilao utilizadas para produo de componentes no bobinveis como barras e
tubos
Trefiladoras de tambor utilizada para produo de componentes bobinveis, ou seja, arames
Bancadas de Trefilao
Abaixo possvel observar o aspecto esquemtico de uma bancada de trefilao, com os
respectivos componentes.
Bancada de trefilao
Trefiladoras de Tambor
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em trs grandes grupos, a saber:
Simples (1 s tambor):- para arames grossos
Duplas: para arames mdios
Mltiplas (contnuas): para arames mdios a finos
(a)
(b)
(c)
(d)
Mtodos de trefilao de tubos: Sem suporte interno (rebaixamento) (a); com mandril passante (b);
com bucha (plug) fixo (c); com bucha flutuante (d).
Etapas do processo
Os passos a percorrer so discriminados no esquema abaixo. Observa-se que a trefilao
propriamente dita precedida por vrias etapas preparatrias que eliminam todas as impurezas
superficiais,
por
meios
fsicos
qumicos.
Defeitos em trefilados
Defeitos em trefilao podem resultar de.
Defeitos na matria -prima (fissuras,lascas, vazios, incluses);
Processo de deformao: Trincas internas em ponta de flecha ("chevrons").
Quando a reduo pequena e o ngulo de trefilao relativamente grande (tipicamente,
quando D/L > 2) a ao compressiva da fieira no penetra at o centro da pea.
Durante a trefilao as camadas mais internas da pea no recebem compresso radial, mas
so arrastadas e foradas a se estirar pelo material vizinho das camadas superficiais, que sofrem a
ao direta da fieira.
Tal situao (deformao heterognea) gera tenses secundrias trativas no ncleo da pea,
que pode vir a sofrer um trincamento caracterstico, em ponta de flecha.
A melhor soluo diminuir a relao D/L, o que pode ser feito empregando-se uma fieira
de menor ngulo, ou ento se aumentando a reduo no passe (em outra fieira com sada mais
estreita).
Extruso
Extruso um processo de conformao mecnica que consiste na compresso de um
cilindro slido, por exemplo, de metal alumnio, chamado de Tarugo ou Billet, de encontro a um
orifcio existente em uma matriz (molde ou ferramenta), com o intuito de fazer o material fluir por
esse orifcio e formar um perfil extrusado, sob o efeito de altas presses e elevadas temperaturas de
trabalho.Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos extrudados tm seo
transversal constante.
Dependo da ductilidade do material a extrudar, o processo pode ser feito a frio ou a quente.
Cada tarugo extrudado individualmente, caracterizando a extruso como um processo
semicontnuo. O produto essencialmente uma pea semi-acabada. A extruso pode ser
combinada com operaes de forjamento, sendo neste caso denominada extruso fria.
Os produtos mais comuns so: quadros de janelas e portas, trilhos para portas deslizantes,
tubos de vrias sees transversais e formas arquitetnicas. Os produtos extrudados podem ser
cortados nos tamanhos desejados para gerarem peas, como maanetas, trancas e engrenagens,
como mostrado na .Em operao combinada com forjamento, pode-se gerar componentes para
automveis, bicicletas, motocicletas, maquinrio pesado e equipamento de transporte.
Os materiais mais usados na extruso so: alumnio, cobre, ao de baixo carbono,
magnsio e chumbo.
OBS: Tarugo um bloco de metal (perfilado) obtido pela laminao de um lingote. O lingote um
bloco de metal produzido por fundio.
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Tipos de Extruso
So basicamente dois tipos de extruso, a direta e a indireta. Mas h ainda duas variaes: a
lateral e a hidrosttica.
Direta: Este o processo bsico, denominado direto. Um tarugo cilndrico colocado numa
cmara e forado por um atuador hidrulico atravs de uma
matriz. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato. Para proteger o pisto da alta
temperatura e abraso resultantes do processo, emprega-se um bloco de ao chamado falso pisto
entre o material e o mbolo. Utiliza-se ainda um pedao de grafite entre o falso pisto e o
material, para garantir que todo material passe pela matriz, no deixando nenhuma sobra.
Indireta: Tambm conhecida por reversa ou invertida, a matriz se desloca na direo do tarugo.
Como no h movimento relativo entre o tarugo e as paredes da cmara, as foras de atrito e
presses necessrias so menores do que na extruso direta. Por outro lado, como o mbolo
furado, as cargas a serem utilizadas so limitadas e no possvel obter perfis com formatos
complexos.
Extruso Lateral: o material do tarugo forado atravs de abertura lateral da cmara. Os eixos do
puno e da pea tem diferentes direes (ngulo reto).
Onde,
Ao = rea transversal inicial do tarugo;
k = Constante de extruso;
In = Valor dado por variveis (velocidade, etc);
Af = rea transversal final do produto extrudado.
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Caractersticas
A extruso a quente apresenta alguns problemas como todo o processo de alta temperatura:
O desgaste da matriz excessivo.
O esfriamento do tarugo na cmara pode gerar deformaes no-uniformes.
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O tarugo aquecido coberto por filme de xido (exceto quando aquecido em atmosfera
inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas caractersticas de frico e
pode gerar um produto de pobre acabamento superficial.
Algumas medidas preventivas podem sanar ou minorar o efeito dos problemas mencionados
acima:
1. Para reduzir o efeito de esfriamento e prolongar a vida da ferramenta, a matriz pode
ser pr-aquecida.
2. Para melhorar o acabamento superficial, a camada de xido removida atravs do
uso de uma placa, com dimetro inferior ao da cmara, posicionada sobre o pisto.
Ao extrudar o tarugo, uma casca cilndrica contendo a camada de xido permanece
"colada" parede da cmara. Com isto elimina-se a presena de xidos no produto.
A casca posteriormente removida da cmara.
Extruso a Frio
Desenvolvida nos anos 40 o processo que combina operaes de extruso direta, indireta e
forjamento. O processo foi aceito na indstria particularmente para ferramentas e componentes de
automveis, motocicletas, bicicletas, acessrios e equipamento agrcola. O processo usa tarugos
cortados de barras laminadas, fios ou chapas. Os tarugos menores que 40 mm de dimetro so
cisalhados e tem suas bordas ajustadas por retificao. Dimetros maiores so usinados a partir de
barras, com comprimentos especficos. Embora componentes extrudados a frio sejam em geral mais
leves, fabricam-se componentes de at 45 kg e com comprimentos de at 2m.
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Defeitos na Extruso
Dependendo das condies e do material extrudado podem ocorrer vrios tipos de defeitos,
que afetam a resistncia e qualidade do produto final. Os principais defeitos so:
Trinca superficial: ocorre quanto a temperatura ou a velocidade muito alta. Estas causam
um aumento significativo da temperatura da superfcie, causando trincas e rasgos. Os
defeitos so intergranulares. Ocorrem especialmente em ligas de alumnio, magnsio e
zinco, embora possam ocorrer em ligas de alta temperatura. Estes defeitos podem ser
evitados reduzindo-se a velocidade de extruso e diminuindo a temperatura do tarugo.
Cachimbo: o tipo de padro de fluxo mostrado na figura anteriormente tende a arrastar
xidos e impurezas superficiais para o centro do tarugo, como num funil. Este defeito
conhecido como defeito cachimbo (ou rabo de peixe). O defeito pode se estender at um
tero do comprimento da parte extrudada e deve ser eliminado por corte. O defeito pode ser
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Prensas hidrulicas verticais so geralmente usadas para extruso a frio. Elas tem
usualmente menor capacidade daquelas usadas para extruso a quente, mas ocupam menos espao
horizontal. Prensas excntricas so tambm usadas para extruso a frio e por impacto, e so
indicadas para produo em srie de pequenos componentes. Operaes de mltiplos estgios, onde
a rea da seo transversal progressivamente reduzida, so efetuadas em prensas especiais.
Aplicaes dos Processos de Extruso no Dia- a- Dia
Extruso a Frio
Extrusora de Borracha
Dados da Extrusora
Extrusora
para borracha aloja rosca de 30 at 300 mm. Desenvolvida para acompanhar a versatilidade das
operaes com borracha, ou seja, alimentao a frio ou a quente, robusta, compacta, de
funcionamento silencioso e sem vibraes. Apresenta-se em seis modelos MK/f, para alimentao a
frio, que alojam rosca com dimetro de 30 a 150 mm, relao L/D de 12/14/16 e rotao de 60-80 a
32-40 (1/min), possibilitando a produo de 10-15 a 800-1.200 kg/h. Para alimentao a quente,
encontra-se tambm em seis modelos MK/q, mas com rosca de 90 at 300 mm de dimetro, relao
L/D de 6/8 e rotao de 65-90 a 24-30 (1/min), viabilizando a produo de 450-600 a 4.200-6.000
kg/h. Possui estrutura de ferro fundido nodular e ao, equipando-se com fusos e camisas de ao DIN
1.8550, nitretados com dureza de 1.000 Vickers.
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Extruso a Quente
Extrusora de Tubos
Dados da Extrusora:
Fabrica tubos tcnicos de PP-R, PEAD e PEBD para gua quente e fria. Apresentada nos
tamanhos 90 L/D32, 75 L/D 32 e 60 L/D 32, respectivamente com potncias de 175, 90 e 70 kW,
RED. 1:10, produz de 350 a 450, 300 a 350 e 200 a 250 kg/h. Dispe de redutor refrigerado a leo,
banheira a vcuo spray com sistema de dosagem de gua na entrada do calibrador, suportando tubos
de 20 a 160 mm; e sistema de bucha com ranhuras na alimentao com dissipador e cmara de
refrigerao forada.
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Extrusora de alumnio
Dados da Extrusora:
Prensa Hidrulica Horizontal de Quatro Colunas para extruso de alumnio com Platem
Mvel e Perifricos nas seguintes capacidades: 600, 800, 1200, 2000 Ton.
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Aplicaes
Lubrificador: Neste exemplo, 6 operaes de estampagem com 2 recozimentos entre as operaes
2 e 3, depois 4 e 5.
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Dedal de costura: A partir do corte da chapa, 7 operaes so realizadas. A quinta operao mais
conhecida por cunhagem.
Outros Aspectos
Deve-se ainda estudar a presso a ser aplicada no prensa-chapas: se esta for muito pequena,
surgem rugas nas laterais da pea; se, por outro lado, for muito elevada, pode ocorrer a ruptura da
pea na prensa.
Cuidado deve se ter com o ferramental, para que haja folga suficiente entre a matriz e o
puno que permita o escoamento do material para o interior da matriz, sem que surjam tenses
cisalhantes ocasionadas pelo atrito e que levem ruptura do metal em prensa.
s vezes, o dimetro do "blank" muito superior ao dimetro da pea a estampar, sendo que
esta deve atingir uma profundidade de copo muito elevada. A fabricao poder exigir uma
sequncia de operaes de estampagem, utilizando uma srie de ferramentas, com dimetros
decrescentes (da matriz e do puno). O nmero de operaes depende do material da chapa e das
relaes entre o disco inicial e os dimetros das peas estampadas.
Abaixo um quadro mostra as vantagens e desvantagens do processo de estampagem.
Vantagens
Desvantagens
Alta produo
Reduzido custo por pea
Alto custo ferramental, que
s pode ser amortizado com
grande quantidade de peas
a produzidas
Maior resistncia das peas devido
conformao, que causa o
encruamento no material;
Baixo custo de controle de qualidade
devido uniformidade da produo e
-a facilidade para a deteco de
desvios.
Tabela 5 - Vantagens e desvantagens na estampagem
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