10 forjamento, Teses de Engenharia Automóvel. Universidade de Lisboa
Alexandre.Manta
Alexandre.Manta18 de Abril de 2016

10 forjamento, Teses de Engenharia Automóvel. Universidade de Lisboa

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A Influência da Velocidade Linear no Comportamento do Desgaste do Revestimento por Spray Térmico sob Condições Dinâmicas do Teste de Abrasão

Prof. Paulo Marcondes, PhD.

DEMEC / UFPR

FORJAMENTO

Conformação – TM 262

2

FORJAMENTO

Histórico;

Conceito;

“Forjamento é o nome genérico para operações de

conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão

sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir

o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho.”

3

• Tipos básicos:

– Conformação a quente;

– Conformação a frio.

• Classificação;

– Forjamento livre ou em matriz aberta (ferramentas

côncavas ou planas);

– Forjamento em matriz fechada;

CARACTERÍSTICAS GERAIS

CARACTERÍSTICAS GERAIS

Nomenclatura típica

de forjamento

5

• Etapas do forjamento;

Corte –> aquecimento –> pré-conformação –> forjamento -> rebarbação

• Materiais utilizados:

– Aços (comuns, ligados, ferramenta, estruturais e

inoxidáveis);

– Ligas (Cu, Al, Mg, Ni e Ti).

CARACTERÍSTICAS GERAIS

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FORJAMENTO LIVRE

• Matrizes planas e simples;

• Pré-conformação;

• Lotes pequenos;

• Peças grandes e de geometria simples;

• Baixo custo;

7

• Operações simples de conformação por forjamento;

– Matrizes abertas ou ferramentas especiais;

– Produzir peças acabadas e simples;

– Redistribuir a massa de uma peça bruta para posterior

forjamento em matriz.

– Recalque, estiramento, laminação, alargamento,

fendilhamento, extrusão, etc.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

8

• Recalque ou recalcamento;

– Compressão direta do material entre um par de ferramentas de face plana ou

côncava, visando primariamente reduzir a altura da peça e aumentar a sua

secção transversal.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Se a redução na espessura a ser

efetuada é grande:

Recobrimento as mordidas.

Estiramento

10

• Estiramento;

– Visa aumentar o comprimento de uma peça às custas da sua espessura.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

11

• Encalcamento;

– Redução da secção de uma porção intermediária da peça, por meio de uma

ferramenta ou impressão adequada.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

12

• Rolamento;

– Operação de distribuição de massa ao longo do comprimento da peça,

mantendo-se a secção transversal redonda enquanto a peça é girada em torno do

seu próprio eixo.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

13

• Alargamento;

– Aumenta a largura de uma peça reduzindo sua espessura.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Alargamento e estiramento

15

• Furação;

– Abertura de um furo em uma peça, geralmente por meio de um punção de

formato apropriado.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Furação

Aplicação de punção ou mandril sobre a peça.

17

• Extrusão;

– O material é forçado a passar através de um orifício de secção transversal menor

que a da peça.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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• Laminação de forja;

– Redução e da secção transversal de uma barra passando-a entre dois rolos que

giram em sentidos opostos, tendo cada rolo um ou mais sulcos de perfil

adequado, que se combina com o sulco correspondente do outro rolo.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

19

• Caldeamento;

– Visa produzir a soldagem de duas superfícies metálicas limpas, postas em

contato, aquecidas e submetidas à compressão.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

20

• Cunhagem;

– Geralmente realizada a frio, empregando matriz fechada ou aberta, visa

produzir uma impressão bem definida na superfície de uma peça, sendo usada

para fabricar moedas, medalhas talheres e outras peças pequenas, bem como

para gravar detalhes de diversos tipos em peças maiores.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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• Fendilhamento;

– Consiste em separar o material, geralmente aquecido, por meio de um mandril

de furação provido de gume; depois que a ferramenta foi introduzida até a

metade da peça, esta é virada para ser fendilhada do lado oposto.

OPERAÇÕES UNITÁRIAS

22

CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO

• Recalque de peças cilíndricas;

- Deformação homogênea e heterogênea;

- Aumento da pressão na interface;

- Zona de fluxo restringido;

- Barrilamento;

• Para h/D<1,4 – um bojo;

• Para h/D=1,4 e 1,6 – dois bojos;

• Para h/d >1,6 ?? e h/d > 3 ???

– Tensões residuais (secundárias);

• Trativas, compressivas e circunferênciais;

CARACTERÍSTICAS

DO PROCESSO

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CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO

• Recalque de peças prismáticas; – Secções transversais tendem a se arredondar;

– Divisores de fluxo; • Controlam o escoamento do material na deformação plástica;

– Custo;

– Deformação plana.

Recalque, estiramento,

rolamento

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FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA

• Matriz em duas metades (impressões);

• Tolerâncias dimensionais mais estreitas;

• Alta produção;

• Peças complexas;

• Alto custo;

FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA

FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA /

FECHADA

• Operações intermediárias; – Distribuição de massa;

– Dobramento;

– Formação as secção

transversal;

FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA

Formato do tarugo inicial

FIBRAMENTO MECÂNICO NO

FORJAMENTO

Classificação das

formas de peças

forjadas em matriz

CLASSIFICAÇÃO

DE SPIES

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OPERAÇÕES SECUNDÁRIAS

– Rebarbação;

• Prensa de excêntrica;

– Furação;

– Desempeno;

– Calibragem.

• Acabamento superficial;

– Tamboreamento;

– Jateamento;

– Decapagem química;

– Neutralização.

PROCESSO PRODUTIVO

 Posteriormente ela é levada para uma prensa excêntrica que faz um recorte em três estágios para garantir alta qualidade dos furos.

PROCESSO PRODUTIVO

 A cada 11 peças é feita uma verificação dimensional e de qualidade do processo

PROCESSO PRODUTIVO

 Na seqüência a peça sofre um processo de tamboreamento (tambor vibratório cheio de chips de porcelana) que tem por objetivo polir e tirar as rebarbas do produto.

PROCESSO PRODUTIVO

 O produto é, então, encaminhado para um processo de lavagem com detergente neutro, para não manchar o alumínio

PROCESSO PRODUTIVO

 Coloca-se, então o produto em uma centrífuga equipada com um assoprador de alta potência para uma secagem de boa qualidade.

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REBARBAÇÃO

• Funções da rebarba;

– Válvula de segurança;

– Regular o escapamento do metal em excesso.

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REBARBAÇÃO

• Deve-se dimensionar a rebarba de modo que a extrusão do metal através da

garganta seja mais difícil do que o preenchimento do mais intrincado

detalhe das matrizes;

• Um dimensão excessiva da rebarba, pode criar cargas de forjamento

intensas demais, resultando em problemas de desgaste ou quebra das

matrizes.

– Para peças complexas, projetar b/h alto;

– Para peças simples, projetar b/h baixo;

Dimensionamento da rebarba

Tipos de bacia de rebarba

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CRITÉRIOS DE PROJETO

• Projeto de peças e matrizes;

– As paredes laterais da peças recalcadas devem ter, sempre que possível, a forma

arredondada;

– Devem ser evitados cantos vivos;

– Todas as superfícies paralelas à direção de forjamento devem ser inclinadas e

com alma progressiva;

– Devem ser evitados furos finos (normais à direção de forjamento);

– Devem-se evitar encaixes (reentrâncias laterais);

– Devem-se evitar peças com grande assimetria de forma e volume;

CRITÉRIOS DE PROJETO

– Não forjar furos pequenos;

– A rebarba deve ser posicionada no local mais adequado a sua remoção e ao

preenchimento completo da cavidade da matriz;

– Subdividir peças complexas por peças simples forjadas individualmente,

posteriormente unidas por algum processo adequado;

– Sempre que necessário, as peças recebem sobremedidas para usinagem;

– Deve-se levar em conta o efeito da contração térmica das peças, de modo a se

obter maior precisão no processo.

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CRITÉRIOS DE PROJETO

• Simulações numéricas; – Estudar as características de escoamento do material;

– Facilitar o desenvolvimento de matrizes e ferramentas de forjamento;

– Reduzir os custos e os tempos associados ao desenvolvimento de novas peças;

• Aquecimento das peças;

– Conformação a quente é utilizada de modo a diminuir os esforços necessários

para a deformação do material;

– O aquecimento pode ser realizado através de fornos de indução, evitando o

problema de empobrecimento superficial de carbono (descarbonetação);

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DEFEITOS DE FORJADOS

• Penetração incompleta do forjamento; – Deformação superficial;

– Utilizar máquinas de maior capacidade;

• Trincamento superficial; – Temperatura insuficiente;

– Tensões secundárias trativas;

– Controlar os parâmetros do processo;

• Trincamento devido a rebarbação; – A trinca pode penetrar na peça;

– Projetar a rebarba com b/h baixo;

– Posicionar corretamente a rebarba;

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DEFEITOS DE FORJADOS

• Defeitos de dobra:

– Descontinuidade originada quando duas superfícies do metal se dobram uma

contra a outra;

– Preenchimento parcial devido ao canto vivo;

– Resfriamento localizado e atrito excessivo;

• Falha de enchimento: – Ocorre quando um determinado local profundo da matriz não é preenchido;

– Atrito excessivo;

– Presença de resíduos de lubrificante ou carepa;

– Evita detalhes finos (resfriamento local);

• Trincamento interno: – Resultado das tensões trativas secundárias;

– Adequação das ferramentas;

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EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Para uma seleção de engenharia, deve-se levar em conta principalmente a

energia de conformação fornecida pela máquina;

• Martelos e prensas de fricção são máquinas de capacidade limitada, pois a

conformação cessa quando a quantidade de energia disponível no golpe é

entregue à peça, sendo necessário golpes adicionais se a peça ainda não estiver

completamente forjada;

• Prensas excêntricas (rebarbação) e de manivela trabalham com um curso fixo,

ou seja, a conformação estará concluída quando o excêntrico atingir o ponto

morto inferior;

• Prensas hidráulicas são limitadas pela carga máxima fornecida, pois quando a

força exigida se iguala à capacidade do equipamento, o êmbolo deste cessa.

48

EQUIPAMENTOS

• Martelos de forja;

– Golpes rápidos e sucessivos;

– Deformação superficial.

– Pontas de eixo,virabrequins;

• Prensas;

– Compressão em baixa velocidade;

– Deformação resultante regular;

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EQUIPAMENTOS DE FORJA

• MARTELOS: – Martelos de bigorna:

• Queda livre;

• Queda acelerada (duplo efeito);

– Martelos de contragolpe: • Verticais;

• Horizontais;

• PRENSAS – Hidráulicas:

– Mecânicas: • Verticais:

› Excêntrico (rebarbação);

› Manivela;

› Fricção; • Horizontais:

› Recalcadoras horizontais;

50

EQUIPAMENTOS DE FORJA

• MÁQUINAS ESPECIAIS: – Recalcadoras elétricas:

– Máquinas de forjamento rotativo;

– Máquinas de forjamento de alta energia (HERF);

EQUIPAMENTOS DE FORJA

FORJAMENTO ROTATIVO

EQUIPAMENTOS DE FORJA

LAMINADORES DE FORJAR (Rolamento);

Recalcadora

horizontal

EQUIPAMENTOS

DE FORJA

Recalcadora horizontal:

à frio e à quente

55

EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Prensas de excêntrico;

56

EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Prensa de fricção;

• Prensa de joelho;

EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Curso longo

• Bastante rígidas

• Prensa de cunha;

EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Bastante rígidas

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EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Prensas hidráulicas;

60

EQUIPAMENTOS DE FORJA

• Forjamento orbital;

Defeito X tipo de equipamento

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