O PROJETO DE UMA MATRIZ PARA FORJAMENTO POR MARTELO DE QUEDA A QUENTE

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

INSTITUTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

PROJETO DE UMA MATRIZ PARA FORJAMENTO POR MARTELO DE QUEDA A QUENTE

PEÇA DE AÇO 1020

ITAJUBÁ

PROJETO DE UMA MATRIZ PARA FORJAMENTO POR MARTELO DE QUEDA A QUENTE

PEÇA DE AÇO 1020

ITAJUBÁ

RESUMO

Este relatório tem o objetivo de demonstrar um projeto de matriz de forjamento por meio de oito etapas, projetando-se, inicialmente, uma peça de aço 1020 para ser produzida por essa matriz de forjamento a quente por meio de martelo de queda. Para a confecção dos desenhos, foi utilizado o software Autodesk Fusion 360.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        4
2. OBJETIVOS        5
3. FORJAMENTO        5

1. DADOS GERAIS DA PEÇA E DO FORJAMENTO        7
2. PLANO DE FORJAMENTO        8

1. PROJETO DA MATRIZ        8

1. LINHA DE APARTE        8
2. SOBREMETAL        9
3. ÂNGULOS DE SAÍDA        10
4. RAIOS DE CONCORDÂNCIA        11
5. CÁLCULO DA CONTRAÇÃO        13
6. DIMENSÕES DA REBARBA        13
7. ESCOLHA DAS DIMENSÕES DO BLOCO        16
8. CÁLCULO DA MATÉRIA-PRIMA NECESSÁRIA        18

1. ESTIMATIVA DA FORÇA DE FORJAMENTO        19

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1. INTRODUÇÃO

O forjamento é um processo de transformação dos metais, onde ocorrem operações de conformação mecânica efetuadas com a prensagem ou martelagem sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho através da deformação plástica.

As peças forjadas apresentam uma resistência mecânica superior às peças fundidas e até usinadas. Em geral o processo é realizado a quente, embora certos metais possam ser forjados a frio. O forjamento a quente é indicado para produção de grandes quantidades de peças. E existem duas classes de equipamentos para operação de forja: os martelos de queda e as prensas.

Neste trabalho será usado o martelo de forjar que aplica golpes de impactos rápidos e sucessivos sobre a superfície do metal em matriz fechada, onde o material a ser conformado adquire o formato da cavidade da matriz. Nesse tipo de forjamento a pressão máxima é obtida quando o martelo de queda toca o blank.

A partir das dimensões da peça final desejada, ilustrada na Figura 1, serão realizados todos os cálculos e o planejamento de etapas para realização do projeto de forjamento da mesma.

1. OBJETIVOS

O seguinte trabalho apresentado tem o objetivo de produzir uma peça por forjamento a quente em matriz fechada, esquematizando as etapas do processo de fabricação e mostrando os cálculos e desenhos envolvidos em cada etapa. A peça será produzida com aço SAE 1020, tendo uma temperatura de forjamento de 1200˚C e sendo utilizado martelo de queda como equipamento principal.

1. FORJAMENTO

A Figura 1 especifica suas dimensões e a Figura 2 mostra a peça final.

FIGURA 1 – Dimensões da Peça

[pic 2]

Fonte: Própria autoria.

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FIGURA 2 – Peça Final

[pic 3]

Fonte: Própria autoria.

1. DADOS GERAIS DA PEÇA E DO FORJAMENTO

TABELA 1 – Dados do material e da peça a ser forjada

Material	Aço 1020
Densidade	7,86 g/cm³
Módulo de Elasticidade	195 GPa
Tensão de Escoamento	250 MPa

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TABELA 2 – Dados do processo de forjamento

Equipamento	Martelo de forja
Trabalho	à quente
Temperatura	1200°C
Material da Matriz	AISI H12

1. PLANO DE FORJAMENTO

Para se concretizar o projeto escolheu-se um blank de aço 1020 que possui as seguintes características:

• Baixa temperabilidade;
• Boa forjabilidade;
• Boa soldabilidade;
• Boa usinabilidade.

1. PROJETO DA MATRIZ

1. LINHA DE APARTE

Como a peça não é simétrica no sentido longitudinal, escolheu-se a linha de aparte numa altura de 120mm a partir da linha superior da peça. Além disso, optou-se por fazer uma linha plana visando a maior facilidade da remoção do forjado das matrizes. A Figura 3 mostra o desenho da linha de aparte.

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FIGURA 3 - Linha de aparte na peça

[pic 4]

Fonte: Própria autoria.

1. SOBREMETAL

A previsão do sobremetal no processo de forjamento à quente é de fundamental importância, já que neste pode ocorrer dilatação do material e caso não haja sobremetal, a peça formada não terá as dimensões especificadas devido à contração sofrida pelo material pelo resfriamento. O sobremetal é definido por norma (por exemplo a DIN 7523), como mostra a Tabela 3, obtida na apostila da Tecnologia da Fabricação I.