O processo de forjamento

INTRODUÇÃO

Forjamento é o processo de conformação mecânica, ou seja, mediante aplicação de esforços mecânicos altera-se plasticamente a forma dos materiais. O forjamento é o antecessor de todos os processos de transformação por deformação plástica. As tribos hindus desde 1500 antes de cristo trabalhavam o ouro, a prata e o ferro. A arte do forjamento foi utilizada até a idade média para a fabricação de armas e armaduras. De todos os processos de fabricação, a conformação mecânica tem um fundamental papel porque produz peças com excelentes propriedades mecânicas com a mínima perda do material, oferecendo assim um menor custo de fabricação. Parte-se de uma geometria relativamente simples, que após prévio aquecimento ou não, e uma ou mais operações, podemos gerar uma ou mais peças com a mais complexa geometria.

CARACTERISTICAS

O processo de forjamento pode ser classificado quanto à temperatura de trabalho, ou seja, o material a ser conformado é ou não previamente aquecido a uma determinada temperatura e quanto ao método de aplicação da carga.

Quanto à temperatura.

Conformação após aquecimento (a quente):

• Permite grandes deformações

• Menores valores de esforços

• Boa precisão dimensional

Conformação sem aquecimento (a frio):

• Deformações limitadas

• Necessita maiores esforços mecânicos

• Ótima precisão

Quanto ao método de aplicação da carga.

O forjamento pode ser dividido em dois principais métodos: por impacto e por pressão

• Forjamento por impacto – método preferido para forjamento individual, isto é, o “shapeamento” do metal ou outro material é feito através da aplicação de uma pressão instantânea em uma área relativamente pequena. O martelo pode ser acionado por ar comprimido ou hidraulicamente. Este tipo de forjamento pode produzir uma grande variedade de “shapes” e tamanhos e, se reduzidas pode criar um alto grau de refinamento dos grãos não mesmo tempo. A desvantagem do processo é a necessidade de usinagem após o processo.

• Forjamento por pressão – Nesse tipo de processo uma pressão continua e devagar é aplicada na área a ser forjada. Esta operação pode ser realizada a quente ou a frio. A operação a frio é utilizada em materiais recozidos, e o processo a quente é feito em peças para maquinaria pesada. O forjamento por pressão é mais econômico do que o forjamento por impacto, e grandes tolerâncias dimensionais são obtidas. Estes tipos de operação podem ser divididos em: forjamento em matriz aberta e forjamento em matriz fechada. O primeiro caso pode ser utilizado em grandes forjamentos, onde podem ser necessárias sucessivas aplicações de força em diferentes partes da peça. O forjamento em matriz fechada proporciona as melhores condições de obtenção de peças totalmente isentas de qualquer alteração interna ou externa, devido a não destruição da estrutura do material e dado a pouca alteração do estado físico da matéria prima original durante a conformação. Pode se produzir pecas mais complexas pelo forjamento em matriz fechada do que pelo outro método.

CONSIDERAÇÕES

Devido à complexidade do processo, devemos levar em consideração alguns cuidados relativos à mecânica dos sólidos, bem como cuidados de natureza metalúrgica.

Tensão de deformação do aço, à alta temperatura, em solicitações simples

A tensão sob a qual o aço se deixa deformar depende não somente de sua composição, de sua temperatura, da velocidade de deformação e da deformação existente no instante considerado. É unicamente por uma aproximação muito grosseira que se pode ter uma idéia, para um dado tipo de aço, da tensão de deformação correspondente para cada temperatura e velocidade de deformação. Entretanto tais valores da tensão de deformação podem ser utilizados na prática, pois o que se procura na realidade é a ordem de grandeza das forças necessárias para a deformação plástica do aço quente.

Essas curvas representam os resultados obtidos durante ensaios de compressão, executados em condições tais que a deformação permaneça homogênea.

Influencia do atrito

No forjamento, como em mecânica, o atrito intervém e muito. Tudo o que acabamos de dizer refere-se à tensão de deformação e deformação homogênea. Na prática essas condições ideais nunca se realizam porque o atrito intervém, representando um papel muito importante em forjamento como em todos os processos de trabalho mecânico. Esforços tangenciais, devido ao atrito, aparecem ao contato da ferramenta, agindo sobre a peça em processo de forjamento. Resulta simultaneamente uma perturbação do campo das tensões e das deformações e uma elevação aparente da resistência à deformação.

Função do forjamento - influencia do esquema de forjamento sobre a qualidade das peças forjadas

A função primaria do forjamento é a de tornar a massa mais compacta, soldando as pequenas trincas internas, o que será muito fácil se estes defeitos forem submetidos a razoáveis esforços de compressão, desde que as faces opostas das trincas sejam apropriadas. O forjamento, porem, não poderá fazer desaparecer as heterogeneidades químicas nem as inclusões não metálicas. O forjamento pode somente orientá-las no sentido do alongamento que sofre o lingote, e, se este alongamento é grande, se obterá o que se chama de fibragem. Este alinhamento ao longo de zonas, alternadamente puras e impuras, se traduz no que se refere às características mecânicas do produto, no sentido transversal, as características de alongamento, de estricção e de resiliencia serão nitidamente piores do que no sentido longitudinal. O forjador sempre deve ter em mente colocar as fibras resultantes da segregação do lingote, de modo mais favorável para que elas estejam