Tipos de forjamento

Introdução

Forjamento é o processo de conformação mecânica pelo martelamento ou pela prensagem Em princípio, há dois tipos gerais de equipamentos para o forjamento: os martelos de forja ou martelos de queda e as prensas.

No martelamento os golpes rápidos e sucessivos são aplicados no metal, a pressão atinge a máxima intensidade quando o martelo toca no metal, decrescendo rapidamente a seguir de intensidade, à medida que o golpe é absorvido na deformação do metal.

Na prensagem o metal fica sujeito de força de compressão a baixa velocidade e atinge-se o máximo valor de pressão pouco antes que ela seja retirada.

Enquanto no martelamento produz deformação principalmente nas camadas superficiais, a prensagem atinge as camadas mais profundas e a deformação resultante é mais regular do que que é produzida pela ação do martelamento.

Tipos de forjamento

As operações de forjamento são realizadas a quente, ou seja, temperaturas acima das de recristalização do metal, embora alguns possam ser forjados a frio.

-Forjamento a Quente

No forjamento a quente a fixação da temperatura vai depender do aço a ser forjado, é necessário um conhecimento detalhado do material a ser trabalhado, ou seja, saber as perdas por oxidação, a tensão de escoamento, o alongamento e as zonas de transformação de faze em função da temperatura. Todos esses parâmetros devem ser conhecidos para evitar defeitos e otimizar o processo.

Neste tipo de trabalho requer menos energia para deformar o material, tendo um escoamento plástico maior sem o surgimento de trincas. As variações estruturais devido ao trabalho a quente proporciona o aumento de ductilidade e tenacidade comparado com o estado fundido do material.

Os metais submetidos ao trabalho a quente não são tão uniformes quanto aos que são feitos ao trabalho frio, pois no momento do resfriamento do metal a camada superficial resfria mais rápido formando grãos menores nesta região, já no interior que estava submetido a altas temperaturas por mais tempo em relação da camada superior e é resfriado vagarosamente, pode se ocorrer o crescimento dos grãos no interior de peças com grandes dimensões.

Nas operações de forjamento a quente geralmente tem várias fases, nas fases intermediárias a temperatura do metal é mantida acima do limite inferior do trabalho a quente para se tirar vantagem na redução de tensão de escoamento, mesmo tendo risco de crescimento de grãos. Mas como se deseja um produto com grãos pequenos, nos últimas fases do processo a temperatura é bem próxima ao limite inferior. Assim pequenos grãos darão origem a peça com melhor resistência e tenacidade.

Forjamento a Frio

É um processo que o corre sem a remoção do material. A designação a frio refere-se ao fato que durante o processamento, encontra-se em temperaturas na maioria dos casos em temperatura ambiente. Assim as peças forjadas a frio apresentam-se encruadas com nível de resistência mecânica elevada.

O encruamento faz com que a capacidade de deformação plástica do metal seja reduzida. Desta forma, reduz –se a possibilidade de grandes reduções de área ou a obtenção de geometrias complexas. Assim, o forjamento a frio é normalmente empregado na fabricação de peças similares a sólidos de revolução com dimensões e pesos relativamente pequenos (eixos, parafusos, pinos, porcas e plugs).

A vantagem do processo está na elevada qualidade dimensional e superficial dos produtos associada ao trabalho a frio, na qual não estão presentes os inconvenientes do trabalho a quente como a oxidação a descarbonetação e a contração térmica.

Defeitos em produtos forjados a frio

• Tratamento térmico incorreto e baixa qualidade superficial de tarugos de partida;

• Deficiência na lubrificação da interface do tarugo-ferramenta;

• Execução de etapas de extrusão ou recalque com grau de deformação excessivo e,

• Uso de ferramentas com geometrias inadequadas.

figura 1: Representação esquemática de defeitos em produtos forjado a frio.

A figura 1 (a) esquematiza um defeito de trinca por cisalhamento (a 45o) numa peça de aço recalcada a frio. Nesse caso, o defeito deveu-se a uma escolha inadequada do tratamento térmico do material de partida, utilizado com estrutura perlítica lamelar (de baixa conformabilidade).

Já a figura 1 (b) apresenta um defeito de trinca longitudinal em peça recalcada devido à baixa qualidade superficial do material de partida.

A figura 1(c) esquematiza o defeito denominado como "chevron". Esse defeito de ocorrência aleatória apresenta uma série de causas possíveis como, por exemplo, a escolha inadequada das reduções de seção em passes sucessivos de extrusão combinada com o uso de matrizes com ângulo de trabalho incorretos, o uso de lubrificantes ineficazes e materiais de partida com estruturas de baixa conformabilidade.

Processos de forjamento

O forjamento é dividido em dois grandes grupos de operações: forjamento em matriz aberta ou Forjamento livre e Forjamento em matriz fechada.

Forjamento livre

O forjamento livre nada mais é que a operação preliminar, a partir de blocos, tarugos, etc., que tem com função dar uma pré-forma ao material para os processos posteriores são transformadas em objetos com formas mais complexas.

Neste caso o material é conformado em matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam;

Figura 2: forjamento livre

É usado para fabricar peças grandes, com formato simples como eixos de navios e turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, ferramentas agrícolas etc.., e são fabricados em pequenos números.