O problema do atrito pode ser superado envolvendo-se o tarugo por um fluido no interior do recipiente e pressurizando este fluido por meio do movimento do pistão. Deste modo, não há atrito com a parede do recipiente e o atrito no orifício da matriz é reduzido. A força no êmbolo é muito menor que na extrusão direta convencional.
em temperaturas elevadas e, neste caso, devem ser empregados procedimentos especiais e fluidos resistentes ao calor. A pressão hidrostática em uma peça aumenta sua ductilidade. Portanto, esse processo pode ser usado em metais frágeis.
Metais dúcteis também podem ser extrudados hidrostaticamente, possibilitando altas relações de redução.
Uma desvantagem do processo é que ele requer a preparação do tarugo inicial, que deve possuir em uma das extremidades uma geometria que se adapte ao ângulo da matriz. Isso evita que o fluido escoe pela abertura da matriz quando o recipiente é inicialmente pressurizado.
Figura 3.10 – Extrusão Hidrostática
3.3 - EQUIPAMENTOS DE EXTRUSÃO
• prensas hidráulicas (horizontais para extrusão a quente e verticais para extrusão a frio) com capacidade de 1000 a 8000 T
• ação contínua, por acionamento hidro-pneumático ou oleodinâmico
A prensa de extrusão é, essencialmente, um conjunto cilindro-pistão hidráulico, onde o cilindro necessita constante alimentação de líquido sob pressão para movimentar o pistão. A alimentação do cilindro pode se dar com o auxílio de uma bomba hidráulica, que mantém a velocidade do pistão no nível necessário para a extrusão, ou com o emprego de uma acumulador de pressão. No primeiro caso, temos o chamado acionamento oleodinâmico e, no segundo caso, o acionamento é hidro-pneumático.
Figura 3.11 – Prensa horizontal de extrusão de barras e perfis
Equipamentos auxiliares:
• sistemas de corte de barras • sistemas de retrocesso do pistão
• fornos para aquecimento de tarugos (indutivos para maior rapidez e uniformidade de aquecimento)
Figura 3.12 –Componentes de ferramental para extrusão a quente
3.4 - PARÂMETROS FÍSICOS Força de extrusão:
A força requerida para o 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 equação:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
fA
A
K
A
F
0 0ln
Figura 3.12 – Alguns valores da constante de extrusão K em MPa para diferentes materiais
Tabela 3.1 - Faixas de temperatura de extrusão para vários metais.
METAL TEMPERATURA OC
Chumbo 200 - 250
Alumínio e suas ligas 375 - 475 Cobre e suas ligas 650 - 950
Aços 875 – 1300
Ligas Refratárias 975 - 2200
3.5 - 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. Os principais são:
Extrusão a quente:
Defeitos causados por modos de escoamento incorretos (intrusão), por defeitos e impurezas na matéria-prima ou pela escolha inadequada da temperatura e velocidade de extrusão.
Extrusão a frio:
Defeitos causados por geometria inadequada das matrizes ou pela lubrificação insuficiente (“chevron”), ou pela deformação excessiva na extrusão (trincas).
Trinca superficial:
Ocorre quando a temperatura ou a velocidade é muito alta, pois há aumento significativo da temperatura da superfície, causando trincas e rasgos intergranulares. Ligas de alumínio, magnésio e zinco. Maneiras de evitar: reduzir a velocidade de extrusão; diminuir a temperatura do tarugo.
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.
Figura 3.14 – Defeitos “chevron” causado pela extrusão a frio
4 - TREFILAÇÃO
A trefilação é um dos processos mais antigos de conformação de metais. Os adornos de ouro em forma de arame trabalhado foram incorporados aos adornos pessoais dos faraós egípcios, quase 3.000 anos antes de Cristo. No século XIV, Rudolph de Nuremberg trouxe para a indústria o primeiro equipa-mento mecânico de trefilação, que era movido a água. De 1850 a 1870, devido à difusão do telégrafo e à conseqüente demanda por fios condutores, a trefilação sofreu um grande avanço.
Nos últimos 30 anos tem-se visto avanços nas técnicas de trefilação e significativo aperfeiçoamento do tratamento térmico contínuo, com menor inter-ferência humana, com o objetivo de melhorar a uniformidade e a qualidade, aumentar a produtividade e reduzir os custos de produção.
O processo de trefilação ocorre pelo tracionamento de fio, barra ou tubo através de uma matriz, denominada fieira. Como a seção transversal do orifício da fieira é sempre menor que a da peça trabalhada, o processo ocasiona uma redução em área e um aumento no comprimento. Como a operação é comumente realizada a frio, ocorre o encruamento com alteração das propriedades mecânicas do material do fio.
Esta alteração se dá no sentido da redução da ductilidade e aumento da resistência mecânica.
Portanto, o processo de trefilação comumente é um trabalho de conformação mecânica realizado a frio, isto é, a uma temperatura de trabalho abaixo da temperatura de recristalização.
A finalidade do processo de trefilação é a obtenção de um produto com dimensões, acabamento superficial e propriedades mecânicas controladas.
A TREFILAÇÃO é um processo em que se obtêm produtos com seções de
geometrias diversas pela tração desses produtos por uma matriz (denominada fieira) que define o perfil do trefilado;
Comumente realizado a frio, o que produz encruamento na peça; Realiza pequenas reduções de seção por passe;
Excelente qualidade superficial e dimensional; Propriedades mecânicas controladas.
Algumas vezes o Recozimento intermediário é necessário quando a queda de dutilidade associada ao aumento da resistência provoca a queda de conformabilidade.
A matéria prima são Barras e tubos extrudados (não-ferrosos) ou laminados
(ferrosos e não-ferrosos), decapados e limpos, com qualidade superficial
controlada e recozidos.
Os produtos são Arames, fios finos, barras, perfis diversos e tubos.
A matéria-prima para o processo de trefilação é um produto na forma de arame (ou barra ou tubo) obtido pelo processo de extrusão (para metais não-ferrosos) ou pelo processo de laminação (para metais ferrosos e não-ferrosos).
Tensão
Trabalho a frio
Deformação
Figura 4.2 – Reduções realizadas para obtenção de peças por trefilação
4.1 – CLASSIFICAÇÃO DOS PRODUTOS TREFILADOS Função do tipo de produto: barra, tubo e arame ou fio.
As barras mais finas, em geral com diâmetro menor do que 5 mm, passam a se denominar arames ou fios.
Denomina-se o produto como arame quando o seu emprego é para fins mecânicos e, como fio, no caso de fins elétricos
Figura 4.4 – Tipos de trefilados com relação ao diâmetro da seção transversal