Processos e Equipamentos de Forjamento

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1. Diferencie as características dos produtos da laminação e do forjamento.
Geralmente, no forjamento, as peças possuem geometria mais complexas e uma maior variedade de formatos. Já na laminação, a geometria das peças é mais definida e contínua, além de que a velocidade de conformação ser maior.
2. Quais os principais tipos de equipamentos de forjamento?
Martelos de forja – deformam o metal por meio de golpes de impacto na superfície do mesmo.
Prensas – fazem o processo de deformação por meio de uma compressão contínua a baixa velocidade, atingindo todas as camadas do material.
3. Compare vantagens e limitações dos martelos de queda livre e dos de duplo efeito.
Uma das principais vantagens do martelo de queda livre é a facilidade de operação, já que a altura de operação é fixa e possui sistemas de elevação. No entanto, algumas de suas limitações são a pressão de conformidade limitada pelo peso da matriz e dependência de uma habilidade do operador.
Já o martelo de duplo efeito possui a vantagem de possuir maior capacidade de carga devido à movimentação de duas matrizes. Também tem a capacidade de operar de forma reduzida. Este tipo é limitado por ser uma operação mais complexa e possuir uma altura de operação limitada pelo equipamento.
4. Descreva resumidamente as prensas excêntricas e hidráulicas, citando suas vantagens e limitações.
A prensa excêntrica é formada por uma base e uma parte suspensa móvel. É acionada por um motor conectado a uma massa excêntrica que atua na parte móvel de forma a promover o deslocamento da matriz. Sua vantagem está no fato de possuir maior velocidade de acionamento, baixo custo, forjar peças menores, assim como usar cargas menores. É limitada pela baixa capacidade de carga e curso limitado.
A prensa hidráulica por sua vez, é acionada com pressão constante pelo bombeamento de um fluido que atua na parte móvel da mesma. Sua vantagem está no fato de ter uma capacidade de carga alta, grande curso de operação e conformar peças maiores. É limitada pelo alto custo e baixa velocidade.
5. Diferencie forjamento livre, forjamento em matriz aberta e forjamento em matriz fechada, citando aplicações, vantagens e desvantagens de cada processo.
Em matriz aberta, as operações de forjamento são mais simples. A matriz utilizada tem formato simplificado ou planos que não se tocam em muita das vezes. É usada na fabricação de componentes maiores e com formato simples, como ferramentas agrícolas, talheres, eixos de navios e outras peças que posteriormente podem ser submetidas a operações mais complexas.
Quando em matriz fechada, o material é conformado entre duas paredes da matriz, que estão gravadas em baixo relevo ou com impressões no formato desejado. A deformação ocorre sob grandes pressões em uma cavidade semifechada ou fechada, permitindo obter peças maiores. Como a matriz está diretamente relacionada com o formato da peça, possibilita uma boa precisão dimensional. 
6. Quais as duas funções da rebarba no forjamento em matriz fechada?
A rebarba atua na segurança, exercendo o papel de válvula. Isto permite que o material preencha toda a matriz de forma a eliminar a possível existência de defeitos, a exemplo de trincas. Ela permite atuar com altos valores de pressão, regulando o escoamento ou aumentando a resistência ao mesmo.
7. Para seleção da linha de aparte, cinco critérios básicos devem ser utilizados. Quais são eles?
Posição de forma a permitir facilmente a remoção da peça.
Ser preferencialmente plana.
Dividir a peça em 2 partes iguais e simétricas.
Localizar onde receberá o último procedimento.
Localizar de forma que não atrapalhe a fixação para usinagem posterior.
8. Em que consiste a operação de furação por escoamento? Represente esquematicamente o processo e cite suas principais aplicações.
Consiste na utilização de uma ferramenta rotativa de metal duro, fixada num mandril porta-pinça com aletas de refrigeração em alumínio, montados em uma furadeira convencional. Como a rotação gera atrito ao aplicar pressão sobre a superfície da peça, permite a entrada de material em estado plástico e consequentemente o escoamento do material, que devido a um movimento da ferramenta (axialmente na parte superior e inferior), forma uma bucha com o volume do material que foi escoado.
9. Quais fatores devem ser considerados no projeto da matriz de forjamento?
Os fatores a ser considerados são o material da matriz, as dimensões da mesma, os canais de rebarba, as guias da matriz, a contração do material e se será matriz simples ou progressiva.
10. Quais fatores devem ser considerados no projeto da peça a ser forjada?
Deve se considerar o ângulo de saída, a tolerância, evitar cantos vivos e relacionar o sobremetal com a rigidez da máquina.
11. O virabrequim é um dos componentes do motor que opera sob elevadas tensões e, por isso, necessita de alta resistência mecânica. Levando isso em consideração, faça o que se pede nos itens abaixo:
a) Indique o processo de fabricação para produzir virabrequins com melhores propriedades mecânicas. Justifique a resposta.
Para se obter melhores propriedades, o forjamento a quente é o mais indicado, já que requer maior esforço para deformar o eixo e formar as partes excêntricas da peça.
b) Descreva o processo e enumere suas etapas.
Aquecer a peça acima da temperatura crítica;
Pré-formar por forjamento a quente;
Forjar (prensagem, martelamento e depois rebatimento);
Retirar a peça da matriz;
Resfriar a peça;
Rebarbar a peça;
Fazer o acabamento;
12. Utilizando o método dos blocos, comparar as pressões médicas para forjar um cilindro de h = 10 mm e D = 50 mm e outro de h = 3 mm e D = 300 mm. Fazer os cálculos para n = 0,001 e 0,3.
13. A figura abaixo apresenta esquematicamente uma matriz de forjamento com 4 impressões, destinada à fabricação de bielas automotivas. Cada impressão representa uma operação específica de forjamento. O tempo ciclo é de 12 segundos e apenas uma impressão atua por ciclo de prensagem. Pergunta-se:
a) É possível reduzir o TC para 3 segundos? Como? Quais os detalhes em relação ao processo devem ser checados pelo engenheiro?
b) Quanto ao projeto das matrizes (inferior e superior), quais detalhes devem ser observados quanto ao espaçamento das impressões? Existe alguma norma que rege essa especificação? No caso da impressão número 3 apresentar profundidade de 15mm, qual deverá ser a distância mínima para a impressão número 4?