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Universidade Salgado de Oliveir a Material de Produção Industrial

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Universidade Salgado de Oliveir a Material de Produção Industrial. Forjamento. Equipe:. Ana Lúcia Teixeira Cláudia Teixeira Emerson Gonçalves Fabiano Madureira Lessa Luiz Fernando Dal Médico Neimar de Souza Amorim Raphael Otoni Ferreira. Definição de forjamento.

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Presentation Transcript
equipe
Equipe:
  • Ana Lúcia Teixeira
  • Cláudia Teixeira
  • Emerson Gonçalves
  • Fabiano Madureira Lessa
  • Luiz Fernando Dal Médico
  • Neimar de Souza Amorim
  • Raphael Otoni Ferreira
defini o de forjamento
Definição de forjamento

É o nome genérico de 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.

hist rico
É o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo. A substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial.Histórico:
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Martelamento: é feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos no metal. Desse modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material.

Observações importantes:o martelo e a bigorna foram substituídos por máquinas e matrizes que permitem a produção constante de milhares de peças.

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Atualmente existe um variado maquinário de forjamento, capaz de produzir peças das mais variadas formas e tamanhos, desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas até rotores de turbinas e asas de avião.

ferramentas
Ferramentas
  • Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominadas matrizes ou estampos.
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Usos
  • A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões são produzidas por forjamento a frio.
forjamento a frio
FORJAMENTO A FRIO
  • é uma deformação plástica de metais, sem aquecimento, onde o material é forçado por compressão, a fluir entre uma matriz e um macho, resultando na obtenção de peças com forma e tolerâncias de precisão.
  • Suas aplicações estão crescendo rapidamente e seu potencial e desenvolvimento para peças com formas geométricas mais complexas, fabricadas com matérias-primas que permitem maior grau de deformação.
vantagens
VANTAGENS
  • Menor quantidade de matéria-prima requerida (a peça pode ser obtida em sua forma final sem nenhuma perda de material.
  • Alta produtividade;
  • Possibilita a substituição de um material de custo maior (alta liga) forjado a quente, por outro de custo menor (aço carbono) forjado a frio, obtendo-se assim peças forjadas com propriedades mecânicas equivalentes.
desvantagens
DESVANTAGENS
  • Necessidade de prensas de maior capacidade;
  • Pressões elevadas nas ferramentas, necessitando assim de materiais especiais e geralmente de alto custo;
  • Necessidade de recozimentos intermediários para obterem-se grandes deformações;
  • Viável economicamente apenas para lotes grandes de peças;
  • Tempos de preparação de máquinas e ajuste do ferramental, maiores.
forjamento a quente
FORJAMENTO A QUENTE
  • Geralmente, a estrutura e propriedades dos metais trabalhados a quente não são tão uniformes ao longo da seção reta como nos metais trabalhados a frio e recozidos, já que a deformação é sempre maior nas camadas superficiais.
  • Como o interior do produto estará submetido a temperaturas mais elevadas por um período de tempo maior durante o resfriamento do que as superfícies externas, pode ocorrer crescimento de grão no interior de peças de grandes dimensões, que resfriam vagarosamente a partir da temperatura de trabalho.
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Para se obter peças forjadas com boa qualidade, o processo precisa ser completado a uma temperatura definida para cada tipo de material. Alcance da temperatura dos diferentes metais:

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Na conformação a quente deve-se se tomar cuidado com as quedas de temperatura, não deixando ultrapassar o limite inferior da tabela 01.

  • Esta queda de temperatura pode ocorrer devido ao esfriamento da peça em contato com o ar (radiação) e a transmissão de calor da peça para a ferramenta fria. Sendo que os fatores que influem na transmissão do calor são tempo de contato peça-ferramenta e a superfície da peça.
  • Durante a conformação ocorre também um aquecimento da peça devido à energia de deformação, porem menos importante do que as perdas acima mencionadas.
vantagens1
Vantagens
  • Menor energia requerida para deformar o metal, já que a tensão de escoamento decresce com o aumento da temperatura;
  • Aumento da capacidade do material para escoar sem se romper (ductilidade);
  • Homogeneização química das estruturas brutas de fusão em virtude da rápida difusão atômica interna;
  • Eliminação de bolhas e poros por caldeamento;
  • Eliminação e refino da granulação grosseira e colunar do material fundido, proporcionado grãos menores, recristalizados e equiaxiais;
  • Aumento da tenacidade e ductilidade do material trabalhado em relação ao bruto de fusão.
desvantagens1
Desvantagens
  • Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto de energia para aquecimento das peças;
  • Reações do metal com a atmosfera do forno, levando a perdas de material por oxidação e outros problemas relacionados
  • Formação de óxidos
  • Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil;
  • Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa de expansão e contração térmica;
processos de forjamento
Processos de forjamento
  • prensagem: o esforço de deformação é aplicado de forma gradual;
  • forjamento simples, matriz aberta ou livre: o esforço de deformação é aplicado mediante golpes repetidos, com o emprego de matrizes abertas ou ferramenta simples;
  • forjamento em matriz fechada: deformação vinculada, obtida mediante o emprego de matrizes fechadas;
  • recalcagem: quando se submete uma barra cilíndrica à deformação de modo a transformá-la numa peça determinada.
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Prensagem: o metal fica sujeito à ação da força de compressão em baixa velocidade e a pressão atinge seu valor máximo pouco antes de ser retirada, de modo que as camadas mais profundas da estrutura do material são atingidas no processo de conformação.

forjamento matriz aberta ou livre
Forjamento matriz aberta ou livre
  • o esforço de deformação é aplicado mediante golpes repetidos, com o emprego de matrizes abertas ou ferramenta simples.
  • as matrizes têm geometria ou formatos bastante simples. Esse tipo de forjamento é usado quando o número de peças que se deseja produzir é pequeno e seu tamanho é grande. É o caso de eixos de navios, turbinas, virabrequins e anéis de grande porte.
etapas do forjamento de matriz aberta ou livre
Etapas do forjamento de matriz aberta ou livre
  • A operação é iniciada com uma matriz de pequena largura.
  • O estiramento acontece por meio de golpes sucessivos e avanços da barra (b, c, d, e).
  • A barra é girada 90° e o processo repetido (f).
forjamento em matriz fechada
Forjamento em matriz fechada
  • No forjamento em matrizes fechadas, o metal adquire o formato da cavidade esculpida na matriz e, por causa disso, há forte restrição ao escoamento do material para as laterais.
outros processos de forjamento
Outros processos de forjamento

Forjamento Rotativo

  • É um processo de redução da área da secção transversal de barras, tubos ou fios, feito com a aplicação de golpes radiais repetidos, com o emprego de um ou mais pares de matrizes opostas. Por esse processo consegue-se reduzir, por exemplo, tubos a partir de 35 cm de diâmetro e, barras a partir de 10 cm de diâmetro.
  • O forjamento rotativo de tubos é feito objetivando a redução dos diâmetros interno e externo, confecção de conicidade em uma extremidade, melhoria da resistência e obtenção de tolerâncias mais estreitas.
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Forjamento cilíndricoO forjamento em cilindros é empregado na redução da secção transversal de barras ou tarugos e, seu processo se dá conforme ilustra a figura.

defeitos dos produtos forjados
Defeitos dos produtos forjados
  • falta de redução: penetração incompleta do metal na cavidade da ferramenta. A principal causa são o uso de golpes rápidos e leves do martelo.
  • trincas superficiais: aparecem devido ao trabalho excessivo nas áreas periféricas da peça em temperatura baixa, ou por fragilidade à quente.
  • trincas internas: tensões originadas por grandes deformações;
  • gotas frias: são descontinuidades causadas pela dobra de superfícies (sem soldagem) ou por colocação inadequada do material da matriz;
  • incrustações de óxidos: camada de óxidos formados durante o aquecimento;
  • descarbonetação: é a perda de carbono na superfície do aço, causado pelo aquecimento do metal;
  • • queima: ocorre quando gases oxidantes penetram nos limites dos contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Em geral surgem quando o aquecimento é próximo ao ponto de fusão.
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Aplicações
  • De um modo geral, todos os materiais conformáveis podem ser forjados. Os mais utilizados para a produção de peças forjadas são os aços (comuns e ligados, aços estruturais, aços para cementação e para beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos, aços ferramenta), ligas de alumínio, de cobre (especialmente os latões), de magnésio, de níquel (inclusive as chamadas superligas, como Waspaloy, Astraloy, Inconel, Udimet 700, etc., empregadas principalmente na indústria aeroespacial) e de titânio.
conclus o
CONCLUSÃO
  • O forjamento é um processo de manufatura amplamente usado, pois, dependendo do tipo de processo, pode gerar mínima perda de material, boa precisão dimensional e melhorar as propriedades mecânicas da peça conformada.
  • Seu estudo é fundamental para o engenheiro de materiais, ao qual se oferece mais uma opção no sentido de processamento de materiais metálicos para as diversas aplicações industriais.
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