Post on 25-Jun-2015
EXTRUSÃO
A extrusão é um processo de conformação plástica que consiste em passar um tarugo ou lingote, colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta. A extrusão pode ser classificada em extrusão direta (Figura a) e inversa (Figura b).
Fundamentos do Processo
Ilustração do processo de (a) extrusão direta e (b) extrusão inversa.
a b
MATERIAIS
Quase todos os materiais. Também materiais frágeis, como Ferro Fundido, mediante uso de punção com contra-pressão.
EQUIPAMENTO:
Prensa mecânica de manivela e excêntrica, bem como prensa hidráulica.
TIPOS DE EXTRUSÃO
• Extrusão Direta• Extrusão Indireta
MÉTODO DIRETO
• Matriz e recipiente fixos• Flui material no sentido da força aplicada• Material extrudado passa pela matriz• Melhor acabamento superficial• Maiores valores de Atrito
EXTRUSÃO DIRETA DE BARRA ÔCA
MÉTODO NDIRETO
• Recipiente fixo e matriz móvel• Fluxo de metal contrário ao da Força• Embolo Oco e Móvel• Força menor que a do método direto• Acabamento superficial não tão bom
TIPOS DE EXTRUSÃO DIRETA
TIPOS DE EXTRUSÃO INDIRETA
TIPOS DE EXTRUSÃO TRANSVERSAL
Os processos de extrusão podem ainda ser divididos
pela temperatura da peça:
Extrusãoa frio
Extrusãosemi-aquecida
Extrusãoa quente
•Elevada economia•Combinação com outros processos•Alta qualidade dimensional e superficial•Fabricação de peças complexas•Melhores propriedades mecânicas
•Propriedades semelhantes às dos extrudados a frio.•Menor tensão de escoamento•Importância cada vez maior
•Melhora da trabalhabilidade
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
• Tarugo • Forno ou Aquecedores • Matriz • Prensa Hidráulica• Punção ou haste do Embolo • Disco de Apoio • Recipiente • Disco de Pressão • Equipamento para Estiramento do Produto Extrudado
MATRIZ
• Influencia diretamente na qualidade do produto
• Perfis maciços ou tubulares
• Polimento: Rugosidade muito baixa
• Alta resistência à abrasão
• Alta Dureza• Revestimentos
Superficiais
TARUGOS
PRENSA HIDRÁULICA HORIZONTAL
EXTRUSÃO
Cálculo das Forças de Extrusão a Quente
Pressão de extrusão ideal
Onde:
Força de Extrusão
Método da divisão em elementos
Onde:
EXTRUSÃO
Equação de Avitzur
A quente
Onde: Vr = velocidade do embolo; Dt = diâmetro do tarugo; Df = diâmetro do produto; α = semi-ângulo da matriz.
LINHA DE ESTIRAMENTO DE BARRAS
PRODUTOS EXTRUDADOS
PRODUTOS EXTRUDADOS
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
FORJAMENTO
Forjamento é o processo de conformação plástica através do qual se obtém a forma desejada da peça por martelamento ou aplicação gradativa de uma pressão.
Fundamentos do Processo
a b
Representação esquemática dos processos de forjamento: (a) forjamento livre e (b) forjamento em
matriz.
FORJAMENTO A QUENTE
• recristalização
• mais comum
FORJAMENTO A FRIO
• encruamento• para peças de geometrias mais simples
• Ação das matrizes por meio de golpes (martelos) ou por ação contínua (prensas hidráulicas, excêntricas e de parafuso)
• para formas complexas
• oxidação e contração térmica: sobremetais
• tolerâncias mais fechadas
FORJAMENTO LIVRE
• formas regulares (anéis, eixos)• normalmente realizado em martelos
VantagensMatrizes simples e barato; grande faixa de tamanhos; boa resistência mecânica
LimitaçõesSomente formatos simples; dificil obter tolerâncias estreitas; usinagem requerida; baixa taxa de produção; pobre aproveitamento do material; maior habilidade requerida
FORJAMENTO EM MATRIZES FECHADAS• para peças de geometrias complexas• normalmente realizado em prensas
VantagensMelhor aproveitamento do material; maior homogeneidade estrutural; Melhores propriedades; boa precisão dimensional; Alta taxa de produção; boa reprodutibilidade
LimitaçõesAlto custo do ferramental para pequenas quantidades; Necessidade frequente de Usinagem
FORJAMENTO A QUENTE
Processos básicos
• rebarbação, normalização
• corte, aquecimento• limpeza, etapas de forjamento
• limpeza
recalque e ascensão
Seqüência de processamento
Formação de rebarba
• garantir preenchimento correto das matrizes• acomodar defeitos de forjamento• escoar excesso de material do tarugo
• região mais tensionada do forjado
FORJAMENTO A QUENTE
• Etapas de forjamento: esboçadora, formadora, calibradora
• Recalque de eixos: recalcadoras horizontais
Comparação do forjamento a quente convencional e de precisão
• controle da temperatura do aquecimento • controle do corte e das dimensões do tarugo • precisão dimensional e geométrica de matrizes e insertos
FORJAMENTO A FRIO
Processos básicos
• etapas de forjamento
• corte• lubrificação
• recozimentos intermediários
recalque e extrusão
Seqüência de processamento
• a quente, a frio, morno ou isotérmico
FORJAMENTO DE PRECISÃO
• menores sobremetais, sem rebarbas, sem ângulos de extração e raios de arredondamento menores
• martelos (queda livre e auxiliados) • prensas (excêntricas, de parafuso e hidráulicas)
EQUIPAMENTOS DE FORJAMENTO
• recalcadoras
Deformação por impacto e não-uniforme O martelo mais simples é o de queda livre
(gravidade) Martelos controlados por computador podem
fornecer golpes variáveis Recomendado para peças menores e mais finas Lotes de até 3000 peças
Martelo de forja - características
Prensas - características
As prensas são usadas para peças grandes ou espessasAção de compressão lenta penetra completamente o metal– Produz um fluxo de metal e uma deformação
mais uniforme – Tempos de contato entre a matriz e peça mais
longosAs matrizes podem ser aquecidas (forjamento isotérmico)Podem ser mecânicas ou hidráulicas
FORJAMENTOCálculo da Força de Forjamento no Estado Plano de Deformações
Figura 17 – Bloco isolado no forjamento no estado plano.
Substituindo τ na expressão acima e dividindo por w:
Modelo de Coulomb
Onde: p = pressão agindo no bloco
(Para X>0)
Dividindo por h:
Critério de escoamento de von Mises:
FORJAMENTO
Na borda da matriz (x = b/2)
Centro
Borda
Centro
Borda
FORJAMENTO
Figura 18 – Distribuição de pressões ao longo da largura
da matriz.
Força total (F)
FORJAMENTO
Pressão média (p) sobre interface metal/matriz
( )
Força para forjar o metal
FORJAMENTO
FORJAMENTOFORJAMENTO
Cálculo da Força de Forjamento de um
Disco
Figura 19 – Forjamento em um disco.
FORJAMENTO
Utilizando
Substituindo-se
Lei de atrito de Coulomb ( )
Critério de von Mises
FORJAMENTO
Se
Superfície externa do disco: r = a = D/2 σr = 0p = σe
Onde: D = diâmetro do cilindro ; h = altura do disco; σe= tensão de escoamento do metal sob compressão; R = distância de um ponto do disco até o eixo; P(r) = pressão na interface metal/matriz, à distância r do eixo do disco.
FORJAMENTOForça Total
Pressão média
Equação aproximada para a força de forjamento de um disco
Pressão média
DEFEITOS DOS PRODUTOS FORJADOS
Podem ser mencionados os seguintes defeitos típicos de peças forjadas, decorrentes de falhas :
na matéria-prima ou da técnica de operação; falta de redução, trincas superficiais, trincas nas rebarbas, trincas internas, gotas, incrustações de óxidos, queimas e descarbonetação.