Baixe Estudo dirigido extrusão e outras Notas de estudo em PDF para Química Industrial, somente na Docsity! Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia Processos Unitários II Estudo Dirigido: Extrusão Alunos: Yebá Ngoamãn Martins Fagundes Vadson W. B. de Sousa Edson R. de Morais Jonas Ladim João Pessoa, 8 de outubro de 2010 A extrusão é um processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo ou lingote (de seção circular), colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente fig. 1 Figura 1. Ilustrando o processo de extrusão A passagem do tarugo pela ferramenta, com furo de seção menor do que a do tarugo, provoca a deformação plástica mas sem efeito de encruamento, pois comumente o processo é conduzido a uma temperatura de trabalho acima da temperatura de recristalização do metal. Devido às grandes forças necessárias para a extrusão, a maioria dos metais é extrudada a quente em condições onde a resistência à deformação do metal é baixa. Porem muitos metais é possível a extrusão a frio, que vem se tornando um processo comercialmente importante. Pelo processo de extrusão se obtém barras de diâmetro menor para serem trabalhados pelo processo de trefilação. Para os metais não ferrosos comuns, é usual a utilização, ao invés do processo de laminação, do processo de extrusão para a obtenção de perfis de forma variada, a pesar da limitação do comprimento do produto obtido Os dois tipos básicos de extrusão são a extrusão direta e a extrusão indireta (invertida ou reversa) (Fig. 2). Ela ilustra o processo de extrusão direta, observa-se que o tarugo de metal é colocado num container e pressionado através de uma matriz por um embolo, o estampo é posicionado no extremo do embolo em contato com o tarugo. A fig. 2.2b ilustra o processo de extrusão indireta. Um embolo vazado conduz a matriz enquanto o outro extremo do container é fechado numa placa. Freqüentemente, para a extrusão indireta, o embolo é mantido estacionário e o recipiente com o tarugo faz o movimento, tornando assim inexistente o atrito entre o tarugo e o recipiente. Entretanto existem limitações praticas para extrusão indireta devido à necessidade de usar um embolo vazado limitando a carga que pode ser aplicada. Figura 2: (a) extrusão direta, (b) extrusão inversa Um pequeno raio de concordância, no entanto, é colocado na entrada para evitar a quebra ou deformação da ponta aguda, em condições elevadas de pressão, e para evitar também o aparecimento de fissuras superficiais nos extrudados de metais duros. As seguintes recomendações são feitas: 2) ANEL DE ÓXIDOS (CORING) Como o centro do tarugo move-se mais rápido que a superfície, gera-se uma zona de imperfeição que pode se apresentar no perfil no final da extrusão. No centro está o metal mais "limpo", com o mínimo de impurezas se comparado a superfície. Na superfície do tarugo existe uma camada de óxidos oriunda do resfriamento do tarugo, quando de sua fabricação e/ou solubilização. Esta camada de óxido normalmente é a última parte a ser extrusada, ou fica retida na pastilha sólida que será rejeitada quando a extrusão termina. Dependendo de como for o fluxo da extrusão, devido a geometria da matriz (perfil a ser formado), esta camada superficial pode se infiltrar e aparecer na superfície do perfil extrusado, não ficando retida na pastilha de alumínio (parte residual da extrusão). Este defeito pode ser muito grave, pois dada a utilização que terá o perfil, esta camada poderá ser um ponto fragilizante, já que mesma não proporciona um perfeito caldeamento (soldagem) do alumínio, na zona onde ela aparece. Isso é mais sério em perfis tubulares mas também aparece em perfis sólidos. Somente retirando-se esta camada de óxido superficial existente no tarugo, é que se pode minimizar ou até eliminar a possibilidade de existência deste defeito, ou seja, para não se apresentar este defeito ele não deve estar presente é no tarugo. 3) BOLHAS As bolhas podem ser originárias de vários motivos, desde de a retenção de hidrogênio ou ar aprisionado no metal quando de sua fundição para a formação do tarugo, como de ar que fica aprisionado entre a matriz e a frente da pastilha de aço, ambos dentro da camisa. Nesta zona (matriz, alumínio, pastilha de aço e interno da camisa) pode acontecer o acúmulo de ar que não consegue ser expelido no momento da extrusão, migrando para a zona de extrusão e sendo expelido de dentro para fora no perfil extrusado. Pode aparecer tando no início como no fim da extrusão. Recomenda-se que exista um espaço entre a pastilha de aço e o interior da camisa, para que este ar possa ser expelido. 4) CASCA DE LARANJA O defeito de casca de laranja pode ser ocasionado pelo puller, nomomento da extrusão, ou pelo estiramento, logo após a extrusão. Como a função do estiramento é de esticar e endireitar o perfil extrusado, trazendo-o para dentro das tolerâncias dimensionais exigidas por norma, ou pelo cliente, este estiramento se for feito em demasia, pode acarretar diferentes tensões entre a superfície do metal e seu interior, um deformando-se mais do que o outro, havendo assim um "enrrugamento" do perfil. Percebe-se este defeito com mais freqüência em peças (tubos) com paredes grossas e em vergalhões. 5) SOLDA TRANSVERSAL Muito similar ao defeito anterior. Trata-se da existência de óxidos superficiais indesejados na junção superfície de contato matriz e superfície de contato do tarugo. Ponta do tarugo. esta superfície oxidada de alumínio, pode se extender por toda a peça extrusado gerando pontos fragilizantes em peças com elevada responsabilidade mecânica e deve ser evitada. Proteção atmosférica seria uma alternativa, outra seria a usinagem, desbaste da ponta do tarugo. No caso de ficar alumínio retido no interior de uma matriz e a mesma ser reaquecida, existe a possibilidade desta camada de óxido ser mais espessa também originando este defeito. Deve-se minimizar ou eliminar qualquer tipo de óxido superficial existente no processo. 6) SOLDA LONGITUDINAL Este tipo de defeito ocorre quando os óxidos, sejam eles oriundos do tarugo ou de alumínio que foi reaquecido em uma matriz, alinha-se longitudinalmente em todo o perfil extrusado. Este defeito é muito comum e vísivel em perfis tubulares redondos, onde no momento da extrusão o tarugo de alumínio é subdividido no interior da matriz, levando com ele em cada parte, um pouco de óxido (normalmente da superfície do tarugo) que quando do momento do caldeamento (soldagem) não deixa que o metal realmente forme uma massa sólida e homogênea, gerando uma linha de óxidos em toda a extensão da peça extrusada. A cor dessa camada de óxido ressalta aos olhos, pois possui um tom escuro, cinza escuro, em todo o comprimento do perfil. Deve-se minimizar ou eliminar qualquer tipo de óxido superficial existente no processo. 7) MANCHAS ESCURAS QUE ESFARELAM Este tipo de defeito refere-se a impurezas oriundas do interior do tarugo de alumínio. Podem ser escória (óxido) que ficou retida no interior do tarugo, quando o mesmo não é filtrado no momento do vazamento. Quando esta escória é fina, espalha-se sobre a superfície do perfil extrusado, ao longo de todo ele ou em pontos isolados, deformando-o. Quando esta escória é grosseira, deposita-se parcialmente na superfície do perfil deformando-o ou deposita-se na superfície da matriz servindo como um tampão, não deixando com que o perfil se forme em sua totalidade. Pode gerar frisos indesejados, por exemplo. A alumina (óxido de alumínio) é muito mais dura que o aço e dependendo de como este óxido se aloja na matriz, pode deformá-la definitivamente. Para corrigir este defeito, deve-se filtrar os tarugos de alumínio eliminando-se definitivamente este tipo de macro-óxido de seu interior. 8) ONDAS INDESEJADAS NA SUPERFÍCIE DO PERFIL Observa-se este defeito, logo após a extrusão e antes do estiramento. Trata-se da oscilação da pressão, no momento da extrusão, que deixa sua marca no perfil de alumínio. O perfil extrusado fica com um aspecto superficial de pequenas e infinitas lombadas e mini- calombos. O estiramento normalmente corrige este defeito de processo produtivo.