Projeto de Forjamento

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Universidade Federal de Itajubá

EME 002 – Tecnologia de Fabricação

Projeto de Forjamento

Professor: Edmilson Otoni Correa

Lucas Barbosa Siqueira – 25948

Maruan Rennó El Mouallem – 31363

Pedro Henrique Mota Luiz –31399

Vinicyus Glauber Silva – 30998

Itajubá

Novembro de 2016

Projeto de forjamento

O projeto consiste em realizar um processo de forjamento em matriz fechada utilizando o martelo de queda para imprimir a forma ao tarugo a uma temperatura de 1200oC. A peça é feita de aço 1020, onde posteriormente será usinada e tratada termicamente.

        O projeto foi dividido nas seguintes etapas:

• Dimensionamento da peça final usinada;
• Definição do tamanho do sobremetal;
• Ângulo de saída ou extração;
• Raios de arredondamento ou concordância;
• Bacia de rebarba;
• Matrizes superior e inferior;
• Dimensões do tarugo redondo;
• Dimensões do bloco da matriz.

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Figura 1 Visão da peça final, forjada e laminada

O martelo de forja é a peça mais comumente utilizada dos equipamentos de forja. Neste projeto de forjamento, será utilizado o martelo de queda livre, a conformação do material é feita sob pancadas repetidas, os martelos podem atingir entre 60 e 150 pancadas por minuto dependendo de sua capacidade e tamanho. A energia suprida pelas pancadas é igual à energia potencial devido ao peso da massa cadente e da altura de queda. Os martelos de queda são classificados quanto ao peso da massa cadente. Porém, o martelo é uma máquina limitada energicamente, no qual a deformação se processa até que a energia cinética é dissipada pela deformação plástica da peça de trabalho ou pela deformação elástica das matrizes e da máquina.

Foi definido no projeto a linha de matriz inferior em 53,85% da altura total da peça e 48,15% na matriz superior. Esses valores foram definidos para que ficasse a uma distância segura das quinas e para que o risco de flambagem da peça sejam minimizados.

Dimensionamento da peça final usinada

        A partir da forma geométrica fornecida, o grupo definiu as dimensões a serem usadas. Pode-se observar na figura abaixo:

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Figura 2 Visão da peça cotada e com corte

Definição do tamanho do sobremetal

        O sobremetal para a usinagem é estabelecido por norma, porém, neste projeto utilizou-se uma tabela simplificada, com as medidas dadas em milímetros, com o mínimo de sobremetal relacionado com as dimensões. Então foi definido a medida do sobremetal de 3,5 mm e toda a peça, levando em consideração a maior cota, 300 mm.

COTA	< 30	De 31 à 60	De 61 à 120	De 121 à 250	De 251 à 500	> 500
SOBREMETAL	1	1,5	2	2,5	3,5	5 à 8

Tabela 1 Medidas do sobremetal

        Além disso, como se trata de um forjamento a quente, ocorrerá a 1200oC, deve-se levar em conta a contração que ocorrerá quando o metal resfriar, assim a matriz deve ser construída ligeiramente maior que a peça a ser forjada, prevendo essa dilatação. O cálculo a ser feito é dado pela seguinte fórmula.

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Ângulos de saída ou extração

        Para que a retirada da peça seja facilitada da matriz, sem a utilização de extratores, todas as paredes paralelas à direção de forjamento possuem uma pequena inclinação. Os valores dessas inclinações podem varia de 5o a 7o para as superfícies internas e de 7o a 8o nas superfícies externas.

Raios de arredondamento ou concordância

Devido à possibilidade de ocorrerem falhas em função da contração que se verifica a partir da temperatura de forjamento até a temperatura ambiente, deve-se evitar o uso de cantos vivos nas peças forjadas. Além deste fato, o uso de cantos vivos nas matrizes, seria um ponto de concentração de tensões além de ser uma região susceptível a rápido desgaste. Some-se a isto o fato de que a execução de cantos vivos necessita de uma carga de forjamento maior que a execução de cantos raiados. Em função de todos estes fatos, deve-se sempre arredondar os cantos das peças forjadas.

O valor dos raios de arredondamento é dependente da localização da aresta, (se a aresta é de superfície interna ou externa, a distância da aresta da linha de aparte e outros), por isto é recomendável à consulta de manuais de forjamento, que trazem diversos exemplos e valores para os raios. Para o projeto foi utilizada a seguinte tabela.

Medidas h, h1, h1 ou d	Raios de concordância [mm]
r	r1	r2
até 25	5,0	1,2	2,0
26 até 40	8,0	2,0	4,0
41 até 63	12,0	3,0	5,0
64 até 100	20,0	4,0	6,0
101 até 160	30,0	6,0	6,0
161 até 250	50,0	7,0	7,0

Tabela 2 Raios de arredondamento