Baixe Processos de Fabricação e outras Notas de estudo em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! FORJAMENTO Introdução O que é: 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. 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. 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, etc., são produzidas por forjamento a frio. Histórico: O forjamento 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. 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. Classificação dos processos: O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: Forjamento em matriz aberta ou Forjamento livre e Forjamento em matriz fechada. Tipos de Forjamento e Ferramentas Forjamento em Matriz Aberta O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam (ver figura) . É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples (p. ex., eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos, ferramentas agrícolas, etc.) e em pequeno número; e também para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas. Forjamento em Matriz Fechada PAGE 74 O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça (ver figura). A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semifechada, permitindo assim obter-se peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre. Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão na quantidade fornecida de material: uma quantidade insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça; um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com probabilidade de danos ao mesmo e ao maquinário. Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida de material, é mais comum empregar um pequeno excesso. As matrizes são providas de uma zona oca especial para recolher o material excedente ao término do preenchimento da cavidade principal. O material excedente forma uma faixa estreita (rebarba) em torno da peça forjada. A rebarba exige uma operação posterior de corte (rebarbação) para remoção. Equipamentos e Métodos Os equipamentos comumente empregados incluem duas classes principais: (a) Martelos de forja, que deformam o metal através de rápidos golpes de impacto na superfície do mesmo; e (b) Prensas, que deformam o metal submetendo-o a uma compressão contínua com velocidade relativamente baixa. Os processos convencionais de forjamento são executados tipicamente em diversas etapas, começando com o corte do material, aquecimento, pré- conformação mediante operações de forjamento livre, forjamento em matriz (em uma ou mais etapas) e rebarbação. 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 PAGE 74 Forjamento Livre - continuação Operações unitárias mais comuns Extrusão O material é forçado a passar através de um orifício de secção transversal menor que a da peça. Laminação de forja Reduz e modifica a secção transversal de uma barra passando-a entre dois rolos que giram em sentidos opostos, tendo cada rolo um ou mais sulcos de perfil adequado, que se combina com o sulco correspondente do outro rolo. PAGE 74 Caldeamento Visa produzir a soldagem de duas superfícies metálicas limpas, postas em contato, aquecidas e submetidas a compressão. Cunhagem Geralmente realizada a frio, empregando matriz fechada ou aberta, visa produzir uma impressão bem definida na superfície de uma peça, sendo usada para fabricar moedas, medalhas talheres e outras peças pequenas, bem como para gravar detalhes de diversos tipos em peças maiores. Fendilhamento Consiste em separar o material, geralmente aquecido, por meio de um mandril de furação provido de gume; depois que a ferramenta foi introduzida até a metade da peça, esta é virada para ser fendilhada do lado oposto. PAGE 74 Expansão Visa alargar uma fenda ou furo, fazendo passar através do mesmo uma ferramenta de maiores dimensões ; geralmente se segue ao fendilhamento. Como etapas de forjamento podem ser ainda executadas operações de corte, dobramento, curvamento, torção, entalhamento, etc. Forjamento em Matriz Generalidades Peças de formas complexas ou de precisão não podem ser obtidas por técnicas de forjamento livre, exigindo matrizes especialmente preparadas que contenham o negativo (ou contorno) da peça a ser produzida. Tais matrizes são caras, exigindo na maioria das vezes, alta produção para justificar seu custo. A obtenção de um formato complexo normalmente não é possível com uma única etapa de trabalho, exigindo uma ou mais etapas de pré-forjamento. As etapas de pré-forjamento podem ser efetuadas com o auxilio de superfícies especialmente usinadas no próprio bloco das matrizes, ou em equipamento separado, ou mesmo por meio de outros processos como a laminação. O objetivo do pré-forjamento redistribuir o metal para posições mais adequadas ao forjamento subseqüente. A pré-forma assim obtida pode ser conformada para uma configuração mais próxima da final em uma matriz de esboço ("blocker die"), que assegura uma distribuição adequada de metal, mas ainda não na forma final. Diante da dificuldade para se distribuir precisamente o material nas etapas de operações unitárias, utiliza-se na maioria dos casos um certo excesso de material, que já na etapa de esboçamento se permite escapar por entre as duas matrizes, formando uma rebarba que por vezes é removida (cortada) antes do forjamento final nas matrizes de acabamento ("finishing dies") . Na etapa de acabamento o excesso de material também forma rebarba, que tem de ser fina para assegurar o preenchimento total da matriz e tolerâncias rigorosas. Isto porque uma rebarba fina, em presença de atrito, gera alta pressão de conformação.Veja o caso de distribuição de pressão nas cavidades das matrizes, no caso de forjamento de uma pá de turbina PAGE 74 A rebarba da forma final é removida em uma operação posterior de rebarbação, representando uma perda inevitável de material no processo. Na etapa de conformação final é útil distinguir dois processos básicos de movimentação de material: (i) Recalque: redução da altura inicial com escoamento de metal perpendicularmente a direção do movimento das matrizes; chama-se alargamento quando ocorre uma grande movimentação transversal de material sob atrito. (ii) Extrusão: escoamento de material numa direção paralela ao do movimento das matrizes. Quando o sentido do movimento do material é contra rio ao do trabalho, tem-se a extrusão inversa ou ascensão, que geralmente aumenta a altura da peça a envolve um grande deslocamento de material sob atrito; neste caso são requeridas tensões elevadas na garganta da rebarba, para possibilitar a ascensão completa do material na matriz. Ver figura abaixo Conformação de Chapas Introdução O que é? Conformação de chapas é o processo de transformação mecânica que consiste em conformar um disco plano ("blank") à forma de uma matriz, pela aplicação de esforços transmitidos através de um punção. Na operação ocorrem: alongamento e contração das dimensões de todos os elementos de volume, em três dimensões. A chapa, originalmente plana, adquire uma nova forma geométrica. Classificação dos Processos: A conformação de chapas metálicas finas pode ser classificada através do tipo de operação empregada. Assim pode-se ter: estampagem profunda, corte em prensa, estiramento, etc. PAGE 74 Máquinas utilizadas A maior parte da produção seriada de partes conformadas a partir de chapas finas é realizada em prensas mecânicas ou hidráulicas. Nas prensas mecânicas a energia é geralmente, armazenada num volante e transferida para o cursor móvel no êmbolo da prensa. As prensas mecânicas são quase sempre de ação rápida e aplicam golpes de curta duração, enquanto que as prensas hidráulicas são de ação mais lenta, mas podem aplicar golpes mais longos. As prensas podem ser de efeito simples ou de duplo efeito. Algumas vezes pode ser utilizado o martelo de queda na conformação de chapas finas. O martelo não permite que a força seja tão bem controlada como nas prensas, por isso não é adequado para operações mais severas de conformação. OBS: As máquinas de conformar serão tratadas mais detalhadamente em seção específica. Ferramental Acessório As ferramentas básicas utilizadas em uma prensa de conformação de peças metálicas são o punção e a matriz. O punção, normalmente o elemento móvel, é a ferramenta convexa que se acopla com a matriz côncava. Como é necessário um alinhamento acurado entre a matriz e o punção, é comum mantê-los permanentemente montados em uma subprensa, ou porta matriz, que pode ser rapidamente inserida na prensa. Geralmente, para evitar a formação de rugas na chapa a conformar usam-se elementos de fixação ou a ação de grampos para comprimir o "blank" contra a matriz. A fixação é conseguida por meio de um dispositivo denominado anti-rugas ou prensa-chapas, ou ainda, em prensas de duplo efeito por um anel de fixação. A seguir especificam-se alguns dos conjuntos típicos do ferramental usado em processos específicos, a saber: estampagem profunda, conformação progressiva (corte/perfuração), processo Guerin e repuxamento. A figura abaixo mostra esquematicamente uma prensa e o ferramental de estampagem profunda. Freqüentemente, matrizes e punções são projetados para permitir que os estágios sucessivos de conformação de uma peça sejam efetuados na mesma matriz, a cada golpe da prensa. Este procedimento é conhecido como conformação progressiva. Um exemplo é a matriz para recorte e perfuração de arruelas planas, figura abaixo. A tira metálica é alimentada, deslizando até a primeira posição de corte. O furo da arruela é puncionado. Segue-se um segundo deslizamento, após o que a arruela é recortada. Durante o corte da arruela o punção executa o furo central da próxima peça. O processo Guerin é uma variação do processo convencional de matriz e punção. Neste processo, ver figura, uma "almofada" de borracha serve como matriz. O punção é fixado à base de uma prensa hidráulica de efeito simples a camada de borracha fica numa caixa retentora, na trave superior da prensa. O disco (ou blank) é colocado sobre o bloco de modelar (punção), e pressionado contra a borracha. Uma pressão aproximadamente uniforme é conseguida entre a borracha PAGE 74 e o disco (blank). Este processo permite a fácil produção de peças rasas flangeadas, com flanges estirados. O repuxamento é um método empregado para a fabricação de fundos para tanques de aço e outras peças profundas de simetria circular. O "blank" é fixado contra um bloco de modelagem que gira em alta velocidade. O “blank” é conformado progressivamente contra o bloco por intermédio de uma ferramenta manual ou através de roletes, ver figura abaixo. Corte de Chapas Características Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de chapas submetidas à ação de pressão exercida por um punção ou uma lâmina de corte. Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o esforço de compressão converte-se em esforço cisalhante (esforço cortante) provocando a separação brusca de uma porção da chapa. No processo, a chapa é deformada plasticamente e levada até a ruptura nas superfícies em contato com as lâminas. A aresta de corte apresenta em geral três regiões: uma rugosa (correspondente à superfície da trinca da fratura), uma lisa (formada pelo atrito da peça com as paredes da matriz) e uma região arredondada (formada pela deformação plástica inicial). A qualidade das arestas cortadas não é a mesma das usinadas, entretanto quando as lâminas são mantidas afiadas e ajustadas é possível obter arestas aceitáveis para uma grande faixa de aplicações. A qualidade das bordas cortadas geralmente melhora com a redução da espessura da chapa. No corte por matriz e punção (“piercing” ou “blanking”) não existe uma regra geral para selecionar o valor da folga, pois são vários os parâmetros de influência. A folga pode ser estabelecida com base em atributos, como: aspecto superficial do corte, imprecisões, operações posteriores e aspectos funcionais. Se não houver nenhum atributo específico desejado para superfície do “blank”, a folga é selecionada em função da força mínima de corte. Força e Potência de Corte Na figura abaixo podem ser identificados os parâmetros envolvidos no corte . Admite-se o cálculo simples da força pelo produto da área pela tensão de ruptura em cisalhamento. Observe que a profundidade (s) adotada para este cálculo representa a penetração do punção na chapa no momento da ruptura. A potência necessária para o corte é calculada pelo produto entre a força do punção e a velocidade da lâmina. OBS: A força necessária para o corte pode ser bastante reduzida construindo-se as bordas da ferramenta em plano inclinado em relação ao plano da chapa, de maneira que apenas uma pequena fração do comprimento total do corte seja feita de uma só vez. Tipos de Corte Dependendo do tipo de corte, são definidos diversos grupos de operações da prensa, conforme listagem abaixo: • A operação de corte é usada para preparar o material para posterior estampagem ("blank"). A parte desejada é cortada (removida) da chapa original. • A fabricação de furos em prensa (piercing ou punching) caracteriza uma operação de corte em que o metal removido é descartado. PAGE 74 Características É o processo utilizado para fazer com que uma chapa plana (“blank”) adquira a forma de uma matriz (fêmea), imposta pela ação de um punção (macho). O processo é empregado na fabricação de peças de uso diário (pára-lamas, portas de carros; banheiras, rodas, etc.). A distinção entre estampagem rasa (shallow) e profunda é arbitrária. A estampagem rasa geralmente se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade do seu diâmetro com pequena redução de parede. Na estampagem profunda o copo é mais profundo do que a metade do seu diâmetro. Para melhorar o rendimento do processo, é importante que se tenha boa lubrificação. Com isto reduzem-se os esforços de conformação e o desgaste do ferramental. Os óleos indicados normalmente são para extrema pressão, devendo garantir boa proteção contra a corrosão da chapa, ser de fácil desengraxe e não levar à oxidação do material (devido às reações de subprodutos dos gases formados no aquecimento do metal). Geralmente, são óleos minerais com uma série de aditivos (Cl, Pb, P, gorduras orgânicas, etc.). Outros Aspectos Deve-se ainda estudar a pressão a ser aplicada no prensa-chapas: se esta for muito pequena, surgem rugas nas laterais da peça; se, por outro lado, for muito elevada, pode ocorrer a ruptura da peça na prensa. Cuidado deve se ter com o ferramental, para que haja folga suficiente entre a matriz e o punção que permita o escoamento do material para o interior da matriz, sem que surjam tensões cisalhantes ocasionadas pelo atrito e que levem à ruptura do metal em prensa. Às vezes, o diâmetro do "blank" é muito superior ao diâmetro da peça a estampar, sendo que esta deve atingir uma profundidade de copo muito elevada. A fabricação poderá exigir uma sequência de operações de estampagem, utilizando uma série de ferramentas, com diâmetros decrescentes (da matriz e do punção). O número de operações depende do material da chapa e das relações entre o disco inicial e os diâmetros das peças estampadas. A Estampabilidade dos Materiais Metálicos Estampabilidade é a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir à forma de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentar qualquer outro tipo de defeito de superfície ou de forma. A avaliação da estampabilidade de uma chapa metálica depende de muitos testes, tais como: ensaios simulativos (tipo Erichsen, Olsen, Fukui, etc.), ensaios de tração (obtendo-se o limite de escoamento e de resistência, a razão elástica, o alongamento total até a fratura, o coeficiente de encruamento, os coeficientes de anisotropia normal e planar), ensaios de dureza, medida da rugosidade do material, metalografia, etc. Ainda assim, a análise é incompleta, pois nas operações reais de estampagem ocorre uma combinação complexa de tipos de conformação. A estampabilidade torna-se função não somente das propriedades do material, mas também das condições de deformação e dos estados de tensão e de deformação presentes. Anisotropia Durante os processos de conformação de chapas, grãos cristalinos individuais são alongados na direção da maior deformação de tração. O alongamento é conseqüência do processo de escorregamento do material durante a deformação. Nos materiais policristalinos os grãos tendem a girar para alguma orientação limite PAGE 74 devido a um confinamento mútuo entre grãos. Este mecanismo faz com que os planos atômicos e direções cristalinas dos materiais com orientação aleatória (materiais isotrópicos) adquiram uma textura (orientação preferencial). Os materiais conformados se tornam anisotrópicos. A distribuição de orientações tem, portanto um ou mais máximos. Se estes máximos são bem definidos são chamados de orientações preferenciais, que irão ocasionar variações das propriedades mecânicas com a direção, ou seja, anisotropia. Um modo de avaliar o grau de anisotropia das chapas quando deformadas plasticamente é através do coeficiente de anisotropia. Coeficiente de Anisotropia Por definição, o coeficiente de anisotropia ou coeficiente de Lankford ( r ) é a razão entre a deformação verdadeira na largura (εw) e na espessura (εt) de um CP de tração, após determinada deformação longitudinal pré-definida Onde: εl é a deformação verdadeira ao longo do comprimento; w0 e wf são as larguras inicial e final, respectivamente e l 0 e l f são os comprimentos inicial e final, respectivamente. Considerando a anisotropia no plano da chapa, geralmente são definidos dois parâmetros: a) Coeficiente de anisotropia normal (Δr ): onde: r0o, r45o e r90o são os valores de r medidos a 0o , 45o e 90o com a direção de laminação. Este parâmetro indica a habilidade de uma certa chapa metálica resistir ao afinamento, quando submetida a forças de tração e/ou compressão, no plano. F 0 2 0b) Coeficiente de anisotropia planar ( Δr): O coeficiente de anisotropia planar indica a diferença de comportamento mecânico que o material pode apresentar no plano da chapa. Um material isotrópico tem ṝ =1 e Δr = 0. Nos materiais para estampagem profunda um alto valor de ṝ é desejado (maior resistência ao afinamento da chapa). A relação entre ṝ e a razão limite de estampagem é mostrada na figura. Essa é definida como a máxima razão possível entre o diâmetro do ‘blank’ e do copo embutido, sem que ocorra falha. Os valores de ṝ em aços efervecentes variam entre 0,8 e 1,2. Em aços acalmados ao alumínio, adequadamente produzidos, ṝ pode variar entre 1,5 e 1,8. Em alguns aços IF (Intersticial free) ṝ pode ser tão alto quanto 2,2. PAGE 74 Na direção oposta, a textura cúbica do cobre ou de aços inoxidáveis austeníticos pode originar ṝ tão baixo quanto 0,1. A tendência à formação de “orelhas” na estampagem é função da anisotropia planar. As "orelhas" se formam a 0 e 90° com a direção de laminação, quando o coeficiente de anisotropia planar (Δr) é maior que zero e a 45o e 135° com a direção de laminação, quando o coeficiente de anisotropia planar é menor que zero. Relação entre r e a razão limite de estampagem Influência da anisotropia na qualidade e precisão do embutimento Os valores de coeficientes de anisotropia normal e planar são funções da textura cristalográfica desenvolvida no material após o recozimento da tira. A textura, por sua vez, é função de vários parâmetros do processo: composição química, temperaturas de acabamento e de bobinamento após o laminador de tiras a quente, quantidade de redução a frio, taxa de aquecimento, tempo e temperatura de encharque no recozimento. A textura cristalográfica pode ser medida por técnicas especiais de difração de raios-X. A orientação cristalográfica ideal para maximizar (r) nos metais CCC seria uma tira com textura [111] na sua direção normal, e com os planos {111} orientados aleatoriamente no plano da chapa. A anisotropia cristalográfica tem menor influência sobre operações de estiramento. Inicialmente, esta propriedade foi considerada indesejável em materiais destinados a operações de estampagem, devido à chance de formação de orelhas. Contudo, é de grande importância no que se refere à estampagem profunda, uma vez que nesta operação não se deseja a diminuição significativa da espessura do material. ASPECTOS DE TEMPERATURA NA CONFORMAÇÃO Temperatura na Conformação Os processos de conformação são comumente classificados em operações de trabalho a quente, a morno e a frio. O trabalho a quente é definido como a deformação sob condições de temperatura e taxa de deformação tais que processos de recuperação e recristalização ocorrem simultaneamente com a deformação. De outra forma, o trabalho a frio é a deformação realizada sob condições em que os processos de recuperação e recristalização não são efetivos. No trabalho a morno ocorre recuperação, mas não se formam novos grãos (não há recristalização). No trabalho a quente, devido à intensa vibração térmica - que facilita muito a difusão de átomos e a mobilidade e aniquilamento das discordâncias - o encruamento e a estrutura distorcida dos grãos produzida pela deformação, são rapidamente eliminados pela formação de novos grãos livres de deformação, como resultado da recristalização. É possível conseguir grandes níveis de deformação, uma vez que os processos de recuperação e recristalização acompanham a deformação. Ela ocorre a uma tensão constante. E como a tensão de escoamento plástico decresce com o aumento da temperatura, ver figura, a energia necessária para a deformação é geralmente muito menor para o trabalho a quente do que para o trabalho a frio ou a morno. Variação da tensão de compressão com a deformação em função da temperatura para um aço de baixo carbono PAGE 74 cristalino contém em média 106 a 108 cm de discordâncias por cm3, enquanto que um metal severamente encruado apresenta cerca de 1012 cm de discordâncias por cm3. A estrutura característica do estado encruado examinada ao microscópio eletrônico, apresenta dentro de cada grão, regiões pobres em discordâncias, cercadas por um emaranhado altamente denso de discordâncias nos planos de deslizamento. Tudo isto resulta macroscopicamente num aumento de resistência e dureza e num decréscimo da ductilidade do material (ver figura). Num ensaio de tração, isso se traduz no aumento da tensão de escoamento, Y, e do limite de resistência, Sr, bem como no decréscimo do alongamento total (alongamento na fratura), ef. Aumento do limite de escoamento e de resistência à tração e diminuição do alongamento (e redução de área na fratura) com o encruamento devidos ao trabalho a frio A figura mostra que o limite de escoamento, Y, cresce mais rapidamente e se aproxima do limite de resistência, Sr, enquanto que a ductilidade – expressa aqui como ef – cai de modo bastante brusco após uma limitada quantidade de trabalho a frio. A microestrutura também muda, com os grãos se alongando na direção de maior deformação, podendo o material como um todo desenvolver propriedades direcionais (anisotropia). TRABALHO A MORNO Os processos de deformação a morno objetivam aliar as vantagens das conformações a quente e a frio. Dos processos de conformação a morno um dos mais difundidos e com maiores aplicações industriais é o forjamento. O trabalho a morno consiste na conformação de peças numa faixa de temperaturas onde ocorre o processo de recuperação portanto, o grau de endurecimento por deformação é consideravelmente menor do que no trabalho a frio. Existe alguma controvérsia sobre a faixa de temperaturas empregada na conformação a morno dos aços mas, certamente se torna importante entre 500 e 800° C. A temperatura inferior de conformação é limitada em aproximadamente 500°C devido a possibilidade de ocorrência da "fragilidade azul" em temperaturas mais baixas. Esta fragilização aumenta a tensão de escoamento e diminui a ductilidade. Ela ocorre em temperaturas em torno de 200 a 400°C onde, átomos intersticiais difundem-se durante a deformação formando atmosferas em torno das discordâncias geradas, ancorando-as. O nome azul refere-se a coloração do óxido formado na superfície do aço nesta faixa de temperaturas. Com relação ao trabalho a quente o processo a morno apresenta melhor acabamento superficial e precisão dimensional devido à diminuição da oxidação e da dilatação - contração do material e da matriz. Estas características permitem se ter menores ângulos de saída (pode-se utilizar maiores cargas para a retirada da peça das matrizes sem deformar o produto). PAGE 74 A maior desvantagem da conformação a morno com relação ao processo a quente é o aumento do limite de escoamento que ocorre com o abaixamento da temperatura de deformação. O aumento da carga de conformação implicará na necessidade de se empregar prensas mais potentes e ferramentas mais resistentes. Os tarugos para a conformação, por sua vez, podem requerer decapagem para remoção de carepa e utilização de lubrificantes durante o processo. Em relação ao trabalho a frio o processo a morno apresenta redução dos esforços de deformação, o que permite a conformação mais fácil de peças com formas complexas, principalmente em materiais com alta resistência. A conformação a morno melhora ainda a ductilidade do material e elimina a necessidade de recozimentos intermediários que consomem muita energia e tempo. TRABALHO A QUENTE O trabalho a quente é a etapa inicial na conformação mecânica da maioria dos metais e ligas. Este trabalho não só requer menos energia para deformar o metal e proporciona maior habilidade para o escoamento plástico sem o surgimento de trincas como também ajuda a diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidos devido as rápidas taxas de difusão presentes às temperaturas de trabalho a quente. As bolhas de gás e porosidades são eliminadas pelo caldeamento destas cavidades e a estrutura colunar dos grãos grosseiros da peça fundida é quebrada e refinada em grãos equiaxiais recristalizados de menor tamanho. As variações estruturais devido ao trabalho a quente proporcionam um aumento na ductilidade e na tenacidade, comparado ao estado fundido. 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. O metal possuirá grãos recristalizados de menor tamanho nesta região. 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. A maioria das operações de TQ é executada em múltiplos passes ou estágios; em geral, nos passes intermediários a temperatura é mantida bem acima do limite inferior do trabalho a quente para se tirar vantagem da redução na tensão de escoamento, embora com o risco de um crescimento de grão. Como, porém, deseja-se usualmente um produto com tamanho de grão pequeno, a temperatura dos últimos passes (temperatura de acabamento) é bem próxima do limite inferior e a quantidade de deformação é relativamente grande. Pequenos tamanhos de grãos darão origem a peças com melhor resistência e tenacidade. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO TRABALHO A QUENTE De um ponto-de-vista prático o TQ – que é o estágio inicial da conformação dos materiais e ligas – apresenta um certo número de vantagens, mas também de problemas, como listado em seguida. VANTAGENS: PAGE 74 • 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 (e.g., eliminação de segregações) 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. 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 as perdas de material por oxidação e outros problemas relacionados (p.ex., no caso dos aços, ocorre também descarbonetação superficial; metais reativos como o titânio ficam severamente fragilizados pelo oxigênio e tem de ser trabalhados em atmosfera inerte ou protegidos do ar por uma barreira adequada); • formação de óxidos, prejudiciais para o acabamento superficial; • desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil; • necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa de expansão e contração térmicas; • estrutura e propriedades do produto resultam menos uniformes do que em caso de TF seguido de recozimento, pois a deformação sempre maior nas camadas superficiais produz nas mesmas uma granulação recristalizada mais fina, enquanto que as camadas centrais, menos deformadas e sujeitas a um resfriamento mais lento, apresentam crescimento de grãos. PROCESSOS DE RECUPERAÇÃO E RECRISTALIZAÇÃO O efeito do TF pode ser reduzido ou mesmo eliminado pela manutenção do material a uma temperatura suficientemente elevada para que a vibração térmica dos átomos permita maior mobilidade das discordâncias. Em temperaturas de cerca de 0,3 – 0,5 Tf, as discordâncias são bastante móveis para formar arranjos regulares e mesmo se aniquilarem (somente as discordâncias de sinais opostos), formando uma estrutura celular (subgrãos) com uma pequena defasagem de orientação cristalográfica entre as células. Este processo é chamado de RECUPERAÇÃO. É um processo que depende do tempo (figura b) e, embora não mude a microestrutura, restaura parcialmente a maciez (menor resistência e maior ductilidade). A maciez original é inteiramente restaurada pelo aquecimento acima de T= 0,5 Tf, quando se formam novos grãos com baixa densidade de discordâncias. Os grãos crescem continuamente até que a estrutura toda esteja RECRISTALIZADA. A microestrutura resultante é equiaxial, muito embora possa ser retida ou mesmo desenvolvida uma textura cristalográfica (textura de recozimento). Tal processo de recozimento envolve difusão, e portanto é grandemente dependente da temperatura e do tempo, figura c. Alterações na resistência, ductilidade e microestrutura durante (a) trabalho a frio, (b) recuperação e (c) recristalização PAGE 74 Se as partículas e inclusões são dúcteis e mais moles do que a matriz, assumem forma alongada, elipsoidal (ex. MnS no aço), figura abaixo; se são frágeis, quebram-se em fragmentos que se orientam paralelamente à direção principal de trabalho (ex. Al2O3 no aço); se são mais duras e mais resistentes do que a matriz, não se deformam (ex. SiO2 no aço). Inclusões alongadas de MnS observadas em aços laminados a quente (MEV) Tal alinhamento de partículas de segunda fase,inclusões, segregação, cavidades etc., durante o trabalho a frio ou a quente, bem como a distorção preferencial da forma dos grãos no trabalho a frio, são responsáveis pela estrutura fibrosa típica dos produtos conformados. O fenômeno é observável em macrografias, como a abaixo. Macrografia da seção longitudinal de chapa. Estrutura fibrosa. Ataque: reagente de iodo Efeitos do fibramento nas propriedades mecânicas O fibramento mecânico - que não deve ser confundido com a textura cristalográfica - produz na peça um tipo de anisotropia que afeta principalmente as propriedades de ductilidade, tenacidade à fratura e resistência à fadiga do material. Praticamente não influi no limite de escoamento. Em geral, a ductilidade à tração, as propriedades de fadiga e a tenacidade à fratura (medida, por ex., com ensaios de impacto) serão menores nas direções transversais (normais às fibras) do que na direção longitudinal; daí ser importante a obtenção de uma orientação adequada das fibras quando da fabricação das peças. A limpidez (nível de inclusões), e a microestrutura das chapas de aço são parâmetros importantes na seleção dos aços. Aços com a mesma composição química básica podem ter uma grande variação de propriedades mecânicas em função dos processos utilizados e das práticas de fabricação. Tratamentos de dessulfuração na panela, escória sintética e desgaseificação a vácuo podem produzir aços com alta limpidez (baixo nível de inclusões), necessários para algumas aplicações críticas, como na área nuclear. Entretanto, este nível de performance pode ser altamente conservativo e aumentar consideravelmente o custo de fabricação. Aços com altos níveis de inclusões ao contrário, podem não ser seguros e ocasionar fraturas catastróficas. Então, para se ter estruturas com níveis aceitáveis de propriedades mecânicas deve-se considerar a integridade estrutural e seu custo. LAMINAÇÃO Introdução O que é laminação - é o processo de conformação mecânica que consiste em PAGE 74 modificar a seção transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira, etc., pela passagem entre dois cilindros com geratriz retilínea (laminação de produtos planos) ou contendo canais entalhados de forma mais ou menos complexa (laminação de produtos não planos), sendo que a distância entre os dois cilindros deve ser menor que a espessura inicial da peça metálica. Uso - vantagens É o processo de transformação mecânica de metais mais utilizado pois, apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso. Esforços envolvidos - na laminação o material é submetido a tensões compressivas elevadas, resultantes da ação de prensagem dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes do atrito entre os rolos e o material. As forças de atrito são também responsáveis pelo ato de "puxar" o metal para dentro dos cilindros. Etapas - A redução ou desbaste inicial dos lingotes em blocos, tarugos ou placas é realizada normalmente por laminação a quente. Depois dessa fase segue-se uma nova etapa de laminação a quente para transformar o produto em chapas grossas, tiras a quente, vergalhões, barras, tubos, trilhos ou perfis estruturais. A laminação a frio que ocorre após a laminação de tiras a quente produz tiras a frio de excelente acabamento superficial, com boas propriedades mecânicas e controle dimensional do produto final bastante rigoroso Laminadores Um laminador consiste basicamente de cilindros (ou rolos), mancais, uma carcaça chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes e um motor para fornecer potência aos cilindros e controlar a velocidade de rotação. As forças envolvidas na laminação podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é necessária uma construção bastante rígida, além de motores muito potentes para fornecer a potência necessária. O custo, portanto de uma moderna instalação de laminação é da ordem de milhões de dólares e consome-se muitas horas de projetos uma vez que esses requisitos são multiplicados para as sucessivas cadeiras de laminação contínua (“tandem mill”). Utilizam-se variadas disposições de cilindros na laminação, o mais simples é constituído por dois cilindros de eixo horizontais, colocados verticalmente um sobre o outro. Este equipamento é chamado de laminador duo e pode ser reversível ou não. Nos duos não reversíveis, figura a), o sentido do giro dos cilindros não pode ser invertido e o material só pode ser laminado em um sentido. Nos reversíveis, figura b), a inversão da rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra nos dois sentidos de passagem entre os rolos. No laminador trio, figura c), os cilindros sempre giram no mesmo sentido. Porém, o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando-o alternadamente entre o cilindro superior e o intermediário e entre o intermediário e o inferior. PAGE 74 A medida que se laminam materiais cada vez mais finos, há interesse em utilizar cilindros de trabalho de pequeno diâmetro. Estes cilindros podem fletir, e devem ser apoiados por cilindros de encosto, figura d). Este tipo de laminador denomina-se quádruo, podendo ser reversível ou não. Quando os cilindros de trabalho são muito finos, podem fletir tanto na direção vertical quanto na horizontal e devem ser apoiados em ambas as direções; um laminador que permite estes apoios é o Sendzimir, figura e). Um outro laminador muito utilizado é o universal, que dispõe de dois pares de cilindros de trabalho, com eixos verticais e horizontais, figura f). Existem outros tipos de laminadores mais especializados, como o planetário, “passo peregrino”, Mannesmann, de bolas, etc. ARRANJOS TÍPICOS DE CILINDROS: ( a) - laminador duo; ( b) - laminador duo reversível; (c) - laminador trio; (d) - laminador quádruo, (e) - laminador Sendzimir e ( f ) - laminador universal. A figura (a) abaixo mostra uma vista esquemática de um laminador duo, constituído por um quadro, dois cilindros de trabalho e os mancais nos quais giram os cilindros. Neste laminador o cilindro inferior é fixo e o cilindro superior pode mover-se, durante a operação, através de um sistema de parafusos. Este movimento também pode ter acionamento hidráulico. Os quadros são construídos de aço ou ferro fundido e podem ser do tipo aberto ou fechado. O quadro fechado é constituído por uma peça inteiriça e os cilindros devem ser colocados ou retirados por um movimento paralelo ao seu eixo. A parte superior do quadro aberto é removível e denomina-se chapéu; neste caso, os cilindros são retirados por um movimento vertical, após a remoção do chapéu, figura (b). O quadro fechado é mais resistente que o aberto, mas apresenta maiores problemas para troca de cilindros. LAMINADOR DUO TÍPICO , com cilindro regulável durante a operação a). LAMINADOR DUO TÏPICO, b) Vista lateral de quadros fechados e abertos . PAGE 74 Barras de seção circular e hexagonal e perfis estruturais como: vigas em I, calhas e trilhos são produzidos em grande quantidade por laminação a quente com cilindros ranhurados, conforme mostrado abaixo. A laminação de barras e perfis difere da laminação de planos, pois a seção transversal do metal é reduzida em duas direções. Entretanto, em cada passe o metal é normalmente comprimido somente em uma direção. No passe subseqüente o material é girado de 90o. Uma vez que o metal se expande muito mais na laminação a quente de barras do que na laminação a frio de folhas, o cálculo da tolerância necessária para a expansão é um problema importante no planejamento dos passes para barras e perfis. Um método típico para reduzir um tarugo quadrado numa barra é alternando-se passes através de ranhuras ovais e quadradas. O planejamento dos passes para perfis estruturais é muito mais complexo e requer bastante experiência. A maioria dos laminadores de barras é equipada com guias para conduzir o tarugo para as ranhuras e repetidores para inverter a direção da barra e conduzi-la para o próximo passe. Os laminadores desse tipo podem ser normalmente duos ou trios. A instalação comum para a produção de barras consiste em uma cadeira de desbaste, uma cadeira formadora e uma cadeira de acabamento. Processamento Termomecânico Na indústria de fabricação do aço as dimensões externas de muitos produtos comerciais são resultado da deformação a quente, como na laminação, enquanto que, as propriedades mecânicas são obtidas pela adição de elementos de ligas e por tratamento térmico após laminação a quente. Melhoria nas propriedades mecânicas acima das obtidas pelo efeito dos elementos de liga são frequentemente obtidas por tratamento térmico. No processamento do aço, por exemplo, por laminação, algumas vezes são obtidas melhorias de propriedades mecânicas do material quando comparadas com materiais mecanicamente processados e normalizados. Além desse fato, as propriedades mecânicas obtidas por têmpera imediatamente após “laminação” e revenido são algumas vezes melhores do que as do material “laminado”, resfriado ao ar e então temperado e revenido. Nestes casos, a deformação a quente torna-se um constituinte necessário do tratamento térmico e mudanças metalúrgicas ocasionadas pela deformação a quente resultam em um efeito benéfico adicional às propriedades mecânicas dos aços após resfriamento ou após tratamento térmico. PAGE 74 O processamento termomecânico é a técnica desenvolvida para melhorar as propriedades mecânicas dos materiais através do controle do processo de deformação à quente. Laminação controlada, resfriamento acelerado e têmpera direta, são exemplos típicos de processamentos termomecânicos. Estes processos economizam energia na produção do aço pela minimização ou até mesmo eliminação do tratamento térmico após deformação à quente, portanto, aumentam a produtividade na fabricação de aços de maior resistência. Os tratamentos termomecânicos geralmente ocasionam uma mudança no projeto de composição química do aço e redução na produtividade do processo de deformação à quente, mas, tornam possíveis reduções na quantidade total de elementos de liga, melhoram a soldabilidade, aumentam a tenacidade e algumas vezes produzem novas e benéficas características no aço. PAGE 74 TREFILAÇÃO Introdução O que é: a trefilação é uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente (FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz. O escoamento plástico é produzido principalmente pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material. Forma resultante: simetria circular é muito comum em peças trefiladas, mas não obrigatória. Condições térmicas: normalmente a frio. Uso - produtos mais comuns: Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos: • sem apoio interno (REBAIXAMENTO ou AFUNDAMENTO)(fig.a) • com plug (bucha) interno: - Fixo (fig.b) • flutuante (fig. c) • com mandril (fig.d) PAGE 74 Um dos usos mais corriqueiros da trefilação é a produção de arames de aço. Por esta razão especificam-se abaixo algumas das principais características deste processo. Etapas do processo Os passos a percorrer são discriminados no esquema abaixo . Observe que a trefilação propriamente dita é precedida por várias etapas preparatórias que eliminam todas as impurezas superficiais, por meios físicos e químicos. A • Matéria-prima: fio-máquina (vergalhão laminado a quente) • Descarepação: - Mecânica (descascamento): dobramento e escovamento. Química (decapagem): com HCl ou H2S04 diluídos. • Lavagem: em água corrente • Recobrimento: comumente por imersão em leite de cal Ca(OH)2 a 100°C a fim de neutralizar resíduos de ácido, proteger a superfície do arame, e servir de suporte para o lubrificante de trefilação. • Secagem (em estufa) - Também remove H2 dissolvido na superfície do material. • Trefilação - Primeiros passes a seco.Eventualmente: recobrimento com Cu ou Sn e trefilação a úmido. Tratamentos térmicos dos arames Depois da trefilação os arames são submetidos a tratamentos térmicos para alívio de tensões e/ou obtenção de propriedades mecânicas desejadas. Abaixo, os principais tratamentos utilizados Recozimento: Indicação: principalmente para arames de baixo carbono Tipo: subcritico, entre 550 a 650°C Objetivo: remover efeitos do encruamento. Patenteamento: Indicação:aços de médio a alto carbono (C> 0,25 %) Tipo: aquecimento acima da temperatura crítica (região γ) seguido de resfriamento controlado, ao ar ou em banho de chumbo mantido entre 450 e 550°C. Objetivo: obter uma melhor combinação de resistência e ductilidade que a estrutura resultante (perlita fina ou bainita) fornece. Análise da trefilação de arames PAGE 74 Carga de trefilação Para cada passe de trefilação, a carga necessária pode ser estimada pela seguinte expressão: OBSERVAÇÕES: 1- Em trefiladoras múltiplas o arame pode ficar sujeito a uma pequena tração à ré a partir da segunda trefila; com isto a tensão de trefilação σ t aumenta, mas a pressão na interface da matriz com o metal cai, diminuindo o desgaste da fieira: 2 - Para cada redução dada existe um valor ótimo do ângulo de trefilação,α*, que é aquele que minimiza a carga e conseqüentemente o trabalho total de trefilação, Wt. Modos especiais de deformação na trefilação a - Se o ângulo de abordagem da trefila é superior a um certo valor crítico αcr1 ocorre um cisalhamento interno no material, separando-se uma zona que adere fieira e forma uma falsa matriz (ZONA MORTA) através da qual prossegue a trefilação.Tem-se que: b - Se o ângulo de abordagem excede um outro valor crítico: a zona morta formada não adere à fieira e sim desliza para trás (DESCASCAMENTO): a camada superficial da peça se destaca e o núcleo da mesma deixa de se deformar, atravessando a trefila com velocidade de saída igual à de entrada. Veja na figura as condições de fluxo em relação aos ângulos críticos. PAGE 74 Defeitos em Trefilados Podem resultar: - de defeitos na matéria-prima (fissuras,lascas, vazios, inclusões); - do processo de deformação. Exemplo de defeito:Trincas internas em ponta de flecha ("chevrons")- veja figura abaixo : Quando a redução é pequena e o ângulo de trefilação é relativamente grande (tipicamente, quando D/L > 2) a ação compressiva da fieira não penetra até o centro da peça. Durante a trefilação as camadas mais internas da peça não recebem compressão radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo material vizinho das camadas superficiais, que sofrem a ação direta da fieira. Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas no núcleo da peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, em ponta de flecha. A melhor solução é diminuir a relação D/L, o que pode ser feito empregando-se uma fieira de menor ângulo (α), ou então aumentando-se a redução no passe (em outra fieira com saída mais estreita) . EXTRUSÃO PAGE 74 Força de extrusão A força requerida par ao processo depende da resistência do material, da relação de extrusão, da fricção na câmara e na matriz, e outras variáveis como a temperatura e a velocidade de extrusão. A força pode ser estimada pela fórmula: Os valores de k são dados na figura abaixo, para o campo usual de temperaturas. Outras Variáveis do Processo Tem papel de influência no processo outras variáveis, entre as quais citamos: • a temperatura do tarugo • a velocidade de deslocamento do pistão e • o tipo de lubrificante Fluxo do metal O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades mecânicas do produto final. O fluxo do metal é comparável ao escoamento de um fluido num canal. Os grãos tendem a alongar-se formando uma estrutura com orientação preferencial. O fluxo inadequado pode causar inúmeros defeitos. A técnica de observação do fluxo consiste em seccionar o tarugo ao longo de seu comprimento e marcar uma das faces com um quadriculado. As duas metades são então colocadas juntas na câmara e extrudadas. Após a extrusão as partes são novamente separadas para exame. Na figura abaixo pode ser observado o resultado desta técnica, para três situações típicas da extrusão direta para matriz quadrada ( ângulo da matriz de 90 0) . PAGE 74 Observe as zonas mortas nas figuras b) e c) , onde o metal fica praticamente estacionário nos cantos. A situação é similar ao escoamento de fluido num canal com cantos vivos e curvas. Velocidades As velocidades do pistão podem chegar até 0,5m/s . Geralmente , velocidades menores são recomendadas para o alumínio, magnésio e cobre, e velocidades mais altas para aços, titânio e ligas refratárias. Tolerâncias As tolerâncias na extrusão estão na faixa de 0,25 - 2,5 mm e aumentam com as dimensões da seção transversal. Entre outros parametros a considerar salienta-se eças complexas poderão requerer matrizes especiais como a ilustrada abaixo, para peças vazadas. Extrusão a Quente É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias. Características A extrusão a quente apresenta alguns problemas como todo o processo de alta temperatura: • O desgaste da matriz é excessivo. • O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não- uniformes. • O tarugo aquecido é coberto por filme de óxido (exceto quando aquecido em atmosfera inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por PAGE 74 suas características de fricção e pode gerar um produto de pobre acabamento superficial. Algumas medidas preventivas podem sanar ou minorar o efeito dos problemas mencionados acima: • Para reduzir o efeito de esfriamento e prolongar a vida da ferramenta, a matriz pode ser pré-aquecida. • Para melhorar o acabamento superficial, a camada de óxido é removida através do uso de uma placa, com diâmetro inferior ao da câmara, posicionada sobre o pistão. Ao extrudar o tarugo, uma casca cilíndrica contendo a camada de óxido permanece "colada " à parede da câmara. Com isto elimina-se a presença de óxidos no produto. A casca é posteriormente removida da câmara. Veja o campo de temperaturas para extrusão de vários metais: Projeto de Matrizes e Materiais O projeto de matrizes requer experiência considerável. Dois exemplos de configurações são mostrados na figura abaixo. Os diferentes tipos de matrizes tem suas características classificadas abaixo. Linhas gerais para um projeto adequado são mostradas na figura abaixo. Destacam-se: procurar simetria da seção transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção transversal. Os materiais para matrizes de extrusão a quente são usualmente aços ferramenta para trabalho a quente. Revestimentos como zircônia podem ser aplicados para prolongar a vida das matrizes, especialmente em matrizes para produção de tubos e barras. Lubrificação é importante na extrusão a quente. O vidro é excelente lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas temperaturas. PAGE 74 de diâmetro/ espessura da ordem de 0,005) Por esta razão a simetria da peça e concentricidade do punção são fatores importantes. Extrusão Hidrostática A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um meio fluido que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede e tarugo. As pressões usadas são da ordem de 1400 Mpa O método foi desenvolvido nos anos 50 e evoluiu para o uso de uma segunda câmara pressurizada mantida a uma pressão mais baixa. É a chamada extrusão fluido a fluido, que reduz os defeitos do produto extrudado. A extrusão por pressão aumenta a ductilidade do material , portanto materiais frágeis podem se beneficiar desta forma de extrusão. Entretanto as vantagens essenciais do método são: • baixa fricção • pequenos ângulos de matriz • altas relações de extrusão Podem ser extrudados por este método uma grande variedade de metais e polímeros, formas sólidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e perfis. A extrusão hidrostática é realizada usualmente a temperatura ambiente , em geral usando óleo vegetal como meio fluido, combinando as qualidades de viscosidade e lubrificação. Pode-se também trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras , polímeros ou vidro são usados como fluido, que também tem a função de manter o isolamento térmico do tarugo durante o procedimento de extrusão. Defeitos da Extrusão Dependendo das condições e do material extrudado podem ocorrer vários tipos de defeitos, que afetam a resistência e qualidade do produto final. PAGE 74 Os principais defeitos são: trinca superficial : ocorre quanto a temperatura ou a velocidade é muito alta. Estas causam um aumento significativo da temperatura da superfície, causando trincas e rasgos. Os defeitos são intergranulares. Ocorrem especialmente em ligas de alumínio, magnésio e zinco, embora possam ocorrer em ligas de alta temperatura. Estes defeitos podem ser evitados reduzindo-se a velocidade de extrusão e diminuindo a temperatura do tarugo. cachimbo: o tipo de padrão de fluxo mostrado na figura c mostrada anteriormente, tende a arrastar óxidos e impurezas superficiais para o centro do tarugo, como num funil. Este defeito é conhecido como defeito cachimbo ( ou rabo de peixe) . O defeito pode se estender até um terço do comprimento da parte extrudada e deve ser eliminado por corte. O defeito pode ser minimizado alterando-se o padrão de fluxo para um comportamento mais uniforme., controlando a fricção e minimizando os gradientes de temperatura. Alternativamente o tarugo pode ser usinado ou tratado quimicamente antes da extrusão, removendo-se as impurezas superficiais. trinca interna: o centro do tarugo pode desenvolver fissuras que são conhecidas como trincas centrais, fratura tipo ponta de flecha ou chevron. O defeito é atribuído à tensão hidrostática de tração na linha central, similar à situação da região de estricção em um corpo em ensaio de tração. A tendência à formação de fissuras centrais aumenta com o crescimento da fricção e da relação de extrusão. Este tipo de defeito também aparece na extrusão de tubos. Equipamentos O equipamento básico de extrusão é uma prensa hidráulica. É possível controlar a velocidade de operação e o curso. A força pode ser mantida constante para um longo curso, tornando possível a extrusão de peças longas, e aumentando a taxa de produção. Exemplo de prensa de extrusão vertical Prensas hidráulicas verticais são geralmente usadas para extrusão a frio. Elas tem usualmente menor capacidade daquelas usadas para extrusão a quente, mas ocupam menos espaço horizontal. Prensas excêntricas são também usadas para extrusão a frio e por impacto, PAGE 74 e são indicadas para produção em série de pequenos componentes. Operações de múltiplos estágios, onde a área da seção transversal é progressivamente reduzida, são efetuadas em prensas especiais. PAGE 74