Slide 07- Extrusão
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EXTRUSÃO
EXTRUSÃO<br />
HISTÓRICO<br />
• Antecede o século XIX<br />
• Início em Tubos de Chumbo<br />
• Auge na Segunda Guerra Mundial<br />
• Tecnologia das Prensas
Mecânica da <strong>Extrusão</strong><br />
• É classificado como processo de conformação<br />
por compressão indireta, pois são as paredes<br />
internas da ferramenta que provocam, devido<br />
a reação à pressão do pistão, a ação de<br />
compressão sobre o tarugo.
EXTRUSÃO<br />
O QUE É ?<br />
• Conformação de<br />
metais por<br />
deformação plástica<br />
• Altas pressões<br />
Hidráulicas<br />
• Materiais de elevada<br />
plasticidade
Introdução<br />
• Obtenção de barras, fios, tubos e perfis de<br />
seções irregulares;<br />
• Altas reduções de seção – altas tensões<br />
de compressão;<br />
• Normalmente, trabalho a quente;<br />
• Esforço predominante: compressão<br />
indireta;<br />
• Operações de desbaste e de acabamento;
EXTRUSÃO<br />
MATERIAIS:<br />
Quase todos os materiais.<br />
Também materiais frágeis, como Ferro<br />
Fundido, mediante uso de punção com<br />
contra-pressão.<br />
EQUIPAMENTO:<br />
Prensa mecânica de manivela e<br />
excêntrica, bem como prensa hidráulica.
EXTRUSÃO<br />
O MERCADO DOS EXTRUDADOS
Conceito<br />
‣ Operação onde um bloco de metal (tarugo ou lingote) de seção<br />
circular é modificado na sua seção transversal pela aplicação de<br />
compressão de um pistão forçando-o a passar através do orifício de<br />
uma matriz.<br />
‣ Componentes de geometria variada: tubos, barras e perfis<br />
‣ Pode ser a frio (aço até 0,2%C, alumínio, cobre, estanho e chumbo)<br />
e a quente (aço >0,2%C, ligas de titânio).
Conceito<br />
‣ Cada tarugo ou lingote é extrudado individualmente.<br />
‣ O comprimento do produto é limitado pelo volume do tarugo.<br />
‣ Para metais não ferrosos é o processo mais utilizado para a<br />
obtenção de perfis.<br />
‣ Desvantagens com relação à laminação: maior custo de<br />
equipamento, limitação no comprimento do perfil, velocidade<br />
de trabalho menor.<br />
‣ Produtos: quadros de janelas e portas, trilhos para portas de<br />
deslizamento, tubos, maçanetas, engrenagens, etc
<strong>Extrusão</strong> X Laminação<br />
• Vantagens: menor oxidação superficial;<br />
produto dimensional e estruturalmente<br />
mais homogêneo;<br />
• Desvantagens: limitação do comprimento<br />
do produto e menor velocidade de<br />
trabalho.
Tipos de <strong>Extrusão</strong><br />
• Quanto ao tipo de movimento do material em<br />
relação a ferramenta:<br />
– <strong>Extrusão</strong> Direta;<br />
– <strong>Extrusão</strong> Indireta ou Inversa;<br />
– <strong>Extrusão</strong> lateral;<br />
• Quanto a temperatura de trabalho:<br />
– Quente<br />
– Frio<br />
• Quanto ao método de aplicação da carga:<br />
– <strong>Extrusão</strong> convencional;<br />
– <strong>Extrusão</strong> por impacto<br />
– <strong>Extrusão</strong> hidrostática.
EXTRUSÃO<br />
TIPOS DE<br />
EXTRUSÃO<br />
• <strong>Extrusão</strong> Direta<br />
• <strong>Extrusão</strong> Indireta
• <strong>Extrusão</strong> DIRETA<br />
Tipos de <strong>Extrusão</strong><br />
A câmara e a matriz são fixas e o tarugo se move no<br />
container: >atrito (acarreta no aumento da força para<br />
extrudar).<br />
Equipamento mais simples
<strong>Extrusão</strong> direta<br />
- Energia necessária para acomodar<br />
o material à geometria do<br />
container<br />
- Energia para iniciar a extrusão<br />
- Energia para deformar<br />
plasticamente o material<br />
- Energia para vencer o atrito<br />
- 10 a 15% de perda de material<br />
O atrito retarda o fluxo do metal<br />
na região periférica do lingote e<br />
aumenta o fluxo no centro
1) Direto: •movimento do material extrudado no mesmo<br />
sentido de avanço do embolo<br />
•com casca, para reduzir o atrito e eliminar<br />
superfície contaminada
<strong>Extrusão</strong> Direta<br />
Figure 19.31 (a) Direct extrusion to produce a hollow or semi-hollow<br />
cross sections; (b) hollow and (c) semi-hollow cross sections.
<strong>Extrusão</strong> Indireta<br />
Figure 19.32 Indirect extrusion to produce (a) a solid<br />
cross section and (b) a hollow cross section.
Tipos de <strong>Extrusão</strong><br />
• <strong>Extrusão</strong> INDIRETA (invertida) – nesse caso o êmbolo é<br />
estacionário e o container se desloca -
<strong>Extrusão</strong> indireta<br />
- Não existe movimentação relativa entre material e container<br />
- Perda de 5%
2) Indireta:<br />
•Movimento do<br />
material extrudado no<br />
sentido contrário ao<br />
de avanço do embolo<br />
•vantajoso, pois não<br />
há atrito do tarugo<br />
com o recipiente<br />
•limitado, pois o<br />
embolo oco (para<br />
barras) ou esbelto<br />
(para tubos) não<br />
permite a obtenção de<br />
produtos com seções<br />
reduzidas
Tipos de <strong>Extrusão</strong><br />
• <strong>Extrusão</strong> LATERAL – o material do tarugo é forçado<br />
através da abertura lateral da câmara, formando um<br />
ângulo reto.
<strong>Extrusão</strong> Lateral<br />
• O material do tarugo é forçado através de<br />
abertura lateral da câmara. Os eixos do<br />
punção e da peça têm diferentes direções<br />
(ângulo reto).
<strong>Extrusão</strong> de Tubos sem costura
EXTRUSÃO<br />
EXTRUSÃO DIRETA DE BARRA ÔCA
EXTRUSÃO<br />
TIPOS DE EXTRUSÃO TRANSVERSAL
Tipos de extrusão<br />
• <strong>Extrusão</strong> HIDROSTÁTICA: Este processo é<br />
caracterizado por empregar um fluido sob pressão para<br />
empurrar o material através da matriz, o que evita<br />
qualquer tipo de atrito nas paredes da câmara. Neste<br />
processo, o diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro<br />
da câmara, que é preenchida pelo fluido.<br />
• Aumenta a ductilidade do material: bom para frágeis<br />
• Temperatura ambiente ou<br />
a quente<br />
Alta velocidade de extrusão
3) Hidrostático: •transmissão de pressão ao tarugo por meio<br />
de um fluido hidráulico<br />
•possibilidade de grandes reduções de seção a frio<br />
devido à redução do atrito
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA<br />
• A extrusão hidrostática é realizada usualmente<br />
a temperatura ambiente, em geral usando óleo<br />
vegetal como meio fluido, combinando as<br />
qualidades de viscosidade e lubrificação.<br />
• Pode-se também trabalhar em alta temperatura.<br />
• Neste caso ceras, polímeros ou vidro são<br />
usados como fluido que também tem a<br />
função de manter o isolamento térmico do<br />
tarugo durante o procedimento de extrusão.
EXTRUSÃO POR IMPACTO<br />
• É similar a extrusão indireta e frequentemente<br />
incluída na categoria da extrusão a frio.<br />
• O punção desce rapidamente sobre o tarugo<br />
que é extrudado para trás.<br />
• A espessura da seção<br />
extrudada é função da<br />
folga entre o punção e<br />
a cavidade da matriz.
EXTRUSÃO POR IMPACTO
<strong>Extrusão</strong> à frio por impacto
EXTRUSÃO POR IMPACTO<br />
• Exemplos de produtos incluem os tubos de pastas e<br />
assemelhados que são peças descartáveis. Podem-se obter<br />
diâmetros de até 150 mm.<br />
•<br />
• A maioria dos metais não ferrosos podem ser extrudados por<br />
impacto, usando-se prensas verticais e taxas de produção de<br />
até duas peças por segundo.<br />
•<br />
• O processo permite produzir seções tubulares de paredes<br />
muito finas (relações de diâmetro / espessura da ordem de<br />
0,005) Por esta razão a simetria da peça e concentricidade<br />
do punção são fatores importantes.
EXTRUSÃO DE TUBOS<br />
• Na extrusão de tubos um mandril é preso à<br />
extremidade do êmbolo, de modo a conformar<br />
o diâmetro interno do tubo. As dimensões da<br />
parede do tubo são determinadas pela folga<br />
entre o mandril e o orifício da matriz.
EXTRUSÃO a Quente<br />
• Quanto a temperatura de trabalho:<br />
• grandes reduções de seção numa só etapa<br />
•maioria dos processos para<br />
obter produtos contínuos semiacabados<br />
(barras) e acabados<br />
(perfis e tubos)
Produtos obtidos na extrusão a quente
<strong>Extrusão</strong> a Quente<br />
• Desgaste acentuado das ferramentas;<br />
• Oxidação superficial;<br />
• Menor força de extrusão;<br />
• Grafite, talco, sebo e vidro são os<br />
lubrificantes mais utilizados;
EXTRUSÃO A FRIO<br />
• pequenas reduções de seção em vários estágios<br />
• obtenção de peças de precisão
<strong>Extrusão</strong> a frio
Vantagens em relação à extrusão a quente:<br />
Melhores propriedades mecânicas resultantes do encruamento, desde que o<br />
calor gerado pela deformação não recristalize o metal.<br />
• Controle das tolerâncias, requerendo pouca ou nenhuma operação posterior<br />
de acabamento.<br />
• Melhor acabamento superficial, devido em parte pela não existência de<br />
camada de óxido, desde que a lubrificação seja eficiente.<br />
• Eliminação do pré-aquecimento do tarugo.<br />
• Taxas de produção e custos competitivos com outros métodos. Algumas<br />
máquinas são capazes de produzir mais de 2000 partes por hora.<br />
Desvantagens<br />
A magnitude da tensão no ferramental de extrusão é muito alta, especialmente<br />
para trabalhar peças de aço. A dureza do punção varia de 60 a 65 HRc e a da<br />
matriz de 58 a 62 HRc.
MEDIDAS CORRETIVAS<br />
• Para reduzir o efeito de esfriamento e prolongar a vida<br />
da ferramenta, a matriz pode ser pré-aquecida.<br />
• Para melhorar o acabamento superficial, a camada de<br />
óxido é removida através do uso de uma placa, com<br />
diâmetro inferior ao da câmara, posicionada sobre o<br />
pistão. Ao extrudar o tarugo, uma casca cilíndrica<br />
contendo a camada de óxido permanece "colada" à<br />
parede da câmara. Com isto elimina-se a presença de<br />
óxidos no produto. A casca é posteriormente removida<br />
da câmara.<br />
• Revestimentos como zirconia podem ser aplicados para<br />
prolongar a vida das matrizes, especialmente em<br />
matrizes para produção de tubos e barras.
Tipos de <strong>Extrusão</strong><br />
• Quanto ao método de aplicação da carga:<br />
– <strong>Extrusão</strong> convencional (já apresentado);<br />
– <strong>Extrusão</strong> por Impacto;<br />
– <strong>Extrusão</strong> Hidrostática.
Etapas do processo de extrusão<br />
• Lingote (sem<br />
oxidação) ou<br />
Tarugo (diâmetro<br />
maior que o<br />
pistão)<br />
• Aquecimento do<br />
lingote/tarugo –<br />
forno indução
Fluxo de metal no tarugo<br />
- Talão<br />
Todo tarugo tem, na sua superfície externa<br />
uma camada mais suja, com óxidos, poeira<br />
e óleo . No início da extrusão, o tarugo é<br />
comprimido contra a parede do recipiente<br />
e a superfície externa do tarugo adere<br />
contra a parede do recipiente.<br />
Como consequência, fica mais fácil para o<br />
centro do tarugo (mais “limpo”) sair<br />
primeiro no início da extrusão.
Fluxo de metal no tarugo -<br />
Talão<br />
A medida que a extrusão prossegue o<br />
metal do centro do tarugo vai se<br />
esgotando e a “casca”do tarugo vai<br />
acumulando em direção ao disco de<br />
pressão.
Fluxo de metal no tarugo<br />
- Talão<br />
Quando chegamos próximo ao final da<br />
extrusão, praticamente só existe o metal da<br />
“casca” do tarugo; nesse ponto, interompemos<br />
a extrusão e cortamos o talão. Se , no ponto<br />
indicado pela linha pontilhada, retirarmos uma<br />
amostra de macro da barra, veremos que a sua<br />
estrutura está “limpa”, sem presença de óxidos
Fluxo de metal no tarugo<br />
- Talão<br />
descarte de<br />
final<br />
Coring<br />
Se continuarmos a extrusão, os óxidos e a sujeira<br />
do tarugo penetrará na barra extrudada e se<br />
tirarmos uma amostra de macro na região<br />
indicada, veremos um anel de óxido no interior<br />
da peça, o que chamamos de “coring”.<br />
As vezes é necessário extrudarmos uma porção<br />
maior do tarugo do que está especificado na<br />
Prática Padrão; nesse caso teremos que fazer<br />
descarte de final
Descarte de Início de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
Quando utilizamos na extrusão ferramentas tubulares ou com “feeder”, no<br />
final da extrusão de um tarugo, o talão é cortado, mas deixa um resto de metal<br />
do tarugo “velho” na câmara do feeder, para garantir a emenda do perfil
Descarte de Início de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
... em seguida um novo tarugo é carregado, iniciando-se mais um ciclo de<br />
extrusão.
Descarte de Início de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
emenda<br />
Como já foi comentado anteriormente, o metal do centro do tarugo tem<br />
maior facilidade em escoar e quando se inicia a extrusão de um novo tarugo<br />
é esse metal que sai primeiro, formando o perfil
Descarte de Início de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
emenda<br />
Porém, ainda existe metal do tarugo “velho” que tem que ser extrudado; o<br />
que ocorre, então é uma mistura de metais do tarugo “velho” e novo. Como a<br />
superfície de contacto entre os dois tarugos está oxidada e suja, não existe<br />
uma soldagem perfeita entre os dois metais, o que compromete a utilização<br />
do perfil nessas condições (responsabilidade)
Descarte de Início de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
emenda<br />
A medida que o tarugo vai sendo extrudado, o metal “velho” que ainda está<br />
na câmara do feeder vai sendo consumido.....
Descarte de Início de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
emenda<br />
descarte<br />
....até que chega um ponto em que todo o metal da câmara se esgotou e<br />
somente o metal do tarugo “novo” está presente no perfil.<br />
Nesse ponto, é importante eliminar a mistura de metais dos dois tarugos,<br />
através do descarte de início de extrusão
Equipamentos de <strong>Extrusão</strong><br />
• Prensas hidráulicas verticais ou horizontais<br />
• Verticais: 300 a 2000 ton, alta taxa de produção,<br />
resfriamento uniforme, deformação simétrica (tubos de<br />
paredes finas).<br />
• Horizontais: 200 a 25000 ton.<br />
• Grandes velocidades de extrusão a altas temperaturas<br />
(2500 a 4000cm/min), para materiais que tem fragilidade à<br />
quente, velocidades menores.
Matrizes e Ferramentas<br />
• Resistentes a tensões elevadas, choques térmicos e<br />
oxidação<br />
• Dois tipos: matrizes de faces planas e matrizes com<br />
ângulos cônicos de entrada (utiliza lubrificantes).<br />
a) Matriz de faces planas<br />
b) Matriz de faces cônicas
Matrizes e Ferramentas
FORÇA DE EXTRUSÃO<br />
A força requerida para o processo depende da resistência do material, da<br />
relação de extrusão, da fricção na câmara e na matriz, e outras variáveis como<br />
a temperatura e a velocidade de extrusão.
FLUXO DE METAL<br />
• O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades<br />
mecânicas do produto final.<br />
• O fluxo do metal é comparável ao escoamento de um fluido<br />
num canal. Os grãos tendem a alongar-se formando uma<br />
estrutura com orientação preferencial. O fluxo inadequado<br />
pode causar inúmeros defeitos.<br />
• A técnica de observação do fluxo consiste em seccionar o<br />
tarugo ao longo de seu comprimento e marcar uma das faces<br />
com um quadriculado. As duas metades são então colocadas<br />
juntas na câmara e extrudadas. Após a extrusão as partes<br />
são novamente separadas para exame.<br />
• Na figura abaixo pode ser observado o resultado desta<br />
técnica, para três situações típicas da extrusão direta para<br />
matriz quadrada (ângulo da matriz de 90 0 ).
FLUXO DE METAL<br />
As zonas mortas nas figuras b e c, onde o metal fica praticamente<br />
estacionário nos cantos. A situação é similar ao escoamento de fluido num<br />
canal com cantos vivos e curvas.
<strong>Extrusão</strong> – principais variáveis<br />
• Tipo de extrusão (direta ou indireta)<br />
• Razão de extrusão (40:1 para aços e 400:1<br />
para alumínio)<br />
• Temperatura de trabalho<br />
• Velocidade de deformação<br />
• Condições de atrito
Velocidade<br />
• A velocidade do êmbolo aumenta a pressão de extrusão.<br />
• Baixas velocidades promove um resfriamento considerável no<br />
tarugo.<br />
• Para ligas de alta resistência necessita altas taxas de<br />
deformação.<br />
• As velocidades do pistão podem chegar até 0,5m/s. Geralmente,<br />
velocidades menores são recomendadas para o alumínio, magnésio<br />
e cobre, e velocidades mais altas para aços, titânio e ligas<br />
refratárias.
PARÂMETROS<br />
GEOMÉTRICOS
CLASSES DA EXTRUSÃO
EXTRUSÃO<br />
Os processos de extrusão podem ainda ser divididos<br />
pela temperatura da peça:<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
a frio<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
semi-aquecida<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
a quente<br />
•Elevada economia<br />
•Combinação com outros<br />
processos<br />
•Alta qualidade dimensional<br />
e superficial<br />
•Fabricação de peças<br />
complexas<br />
•Melhores propriedades<br />
mecânicas<br />
•Propriedades semelhantes<br />
às dos extrudados a frio.<br />
•Menor tensão de<br />
escoamento<br />
•Importância cada vez<br />
maior<br />
•Melhora da<br />
trabalhabilidade
EXTRUSÃO<br />
TARUGOS
EXTRUSÃO<br />
PRENSA HIDRÁULICA HORIZONTAL
EXTRUSÃO
EXTRUSÃO<br />
LINHA DE ESTIRAMENTO DE BARRAS
EXTRUSÃO<br />
PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO<br />
PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO<br />
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO<br />
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO<br />
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO<br />
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
EXTRUSÃO<br />
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS
Ferramenta Sólida<br />
É uma Ferramenta feita com uma bolacha de aço especial onde formato<br />
do perfil é vazado diretamente na face.<br />
Esta ferramenta é utilizada para fabricação de perfis sólidos !!<br />
Tarugo<br />
Alumínio<br />
Carcaça<br />
Porta<br />
Matriz<br />
Feeder<br />
Anel<br />
Alimentador<br />
Ferramenta<br />
Sólida<br />
BA<br />
Backer<br />
Encosto<br />
BO<br />
Bolster<br />
Encosto<br />
Perfil<br />
Extrudado
Exemplos de ferramentas
Exemplos de ferramentas<br />
Ferramenta<br />
Tubular
Exemplos de ferramentas<br />
Ferramenta<br />
Sólida
Prensa de <strong>Extrusão</strong> em corte
Foto de uma Prensa de <strong>Extrusão</strong>
Foto de uma Prensa de <strong>Extrusão</strong>
Detalhe da Prensa<br />
Porta Matrizes
Detalhe da<br />
Prensa<br />
Carregando Tarugo
Detalhe da Prensa<br />
Saída de Perfis ( Boca da Prensa )
Detalhe da Prensa<br />
Saída de Perfis ( Boca da Prensa )
Equipamentos
EXTRUSÃO<br />
MATERIAIS E<br />
EQUIPAMENTOS<br />
• Tarugo<br />
• Forno ou Aquecedores<br />
• Matriz<br />
• Prensa Hidráulica<br />
• Punção ou haste do Embolo<br />
• Disco de Apoio<br />
• Recipiente<br />
• Disco de Pressão<br />
• Equipamento para Estiramento<br />
do Produto Extrudado
MATRIZ<br />
• Influencia diretamente na<br />
qualidade do produto<br />
• Perfis maciços ou<br />
tubulares<br />
• Polimento: Rugosidade<br />
muito baixa<br />
• Alta resistência à abrasão<br />
• Alta Dureza<br />
• Revestimentos<br />
Superficiais<br />
EXTRUSÃO
Equipamentos de extrusão:<br />
• prensas hidráulicas (horizontais para extrusão a quente e<br />
verticais para extrusão a frio) com capacidade de 1000 a 8000 T<br />
• ação contínua, por<br />
oleodinâmico<br />
acionamento hidro- pneumático ou
Equipamentos auxiliares:<br />
•sistemas de corte de barras<br />
•sistemas de retrocesso do pistão<br />
•fornos para aquecimento de tarugos (indutivos para maior rapidez<br />
e uniformidade de aquecimento)<br />
• controle da atmosfera de aquecimento<br />
<strong>Extrusão</strong> a quente •diversos componentes para localizar,<br />
guiar e extrudar o tarugo aquecido<br />
• defeitos causados por<br />
modos de escoamento<br />
incorretos (intrusão), por<br />
defeitos e impurezas na<br />
matéria-prima ou pela<br />
escolha inadequada da<br />
temperatura e velocidade de<br />
extrusão
Ferramentas de extrusão:<br />
•êmbolos, recipientes e matrizes fabricadas em<br />
aços para trabalho a quente, ligados ao Cr, V,<br />
Mo, W e Ni<br />
•em aços para trabalho a frio ligados ao Cr, V,<br />
Mo e W ou,<br />
•matrizes com núcleo<br />
produções<br />
de metal para grandes<br />
•matrizes com geometrias específicas para<br />
grupos de ligas metálicas extrudadas
Geometrias de<br />
matrizes<br />
a) Al puro, AlMn, AlMgSi<br />
b) AlCuMg, AlMg, AlZnMg<br />
c) MgAl, MgZnZr<br />
d) PbCu, PbSb<br />
e) CuZnPb<br />
f) CuCd, CuSb<br />
g) ligas de Zn<br />
h) aços<br />
i) Ligas de Ti<br />
k) Ligas de Ni, Cr (altas T)
PARÂMETROS<br />
GEOMÉTRICOS<br />
• Ângulo da Matriz α.<br />
• Relação de <strong>Extrusão</strong> que é o quociente<br />
entre as áreas das seções transversais do<br />
tarugo A 0 e do produto extrudado A f .
Outras variáveis do processo<br />
• Têm papel de influência no processo<br />
outras variáveis, entre as quais se<br />
destaca:<br />
– Temperatura do tarugo.<br />
– Velocidade de deslocamento do pistão.<br />
– Tipo de lubrificante.
Temperatura de extrusão<br />
• Operação realizada A QUENTE.<br />
• Temperatura mínima para que o metal apresente escoamento.<br />
• Temperatura máxima abaixo da temperatura de fragilização à quente<br />
(liquação)<br />
• Ordem de redução: 20:1<br />
• Ex aço T 1100° a 1200°C e as ferramentas pré-aquecidas a 350°C.<br />
• Produtos extrudados à quente: perfis estruturais, vergalhões, barras e tubos<br />
de aço e alumínio, cápsulas de projéteis, lâminas de helices e de turbinas
Temperatura de extrusão<br />
<strong>Extrusão</strong> A FRIO:<br />
‣ Também conhecida como extrusão por impacto.<br />
‣ Velocidade de extrusão maior que a quente;<br />
‣ Utilizado em metais como chumbo, estanho, magnésio<br />
‣ Pressões variam de 300Mpa até 3000Mpa<br />
‣ Prensas mecânicas verticais<br />
‣ Componentes de até 45kg e com comprimento de até 2m<br />
‣ Exemplos de peças extrudadas a frio são as latas, carcaças de<br />
extintores de incêndio, guarnições e braçadeiras para aviões, pistões<br />
de alumínio para os motores a explosão, cápsulas de projéteis,<br />
motores e cabeçotes de foguetes, cilindros hidráulicos e de<br />
amortecedores, pinos de êmbolo, etc..
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Temperatura de <strong>Extrusão</strong><br />
– Não deve ser muito alta para evitar gasto<br />
excessivo de energia, desgaste de elementos<br />
da máquina de extrusão e oxidação<br />
excessiva do tarugo;<br />
– Os tarugos (ou lingotes) de diâmetros<br />
menores exigem menor força de extrusão,<br />
mas a perda de temperatura se dá em<br />
velocidade maior apesar da área de contato<br />
com o recipiente ser menor.
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Temperatura de <strong>Extrusão</strong><br />
– O recipiente é comumente aquecido, mas para a<br />
extrusão de metais com temperaturas elevadas de<br />
trabalho, a temperatura do recipiente permanece<br />
abaixo dessa temperatura para evitar a perda de<br />
resistência mecânica e o excessivo desgaste.<br />
– Quanto maior for a velocidade de extrusão, menor<br />
será a perda de temperatura, pois menor é o tempo<br />
de contato entre o tarugo e o recipiente.
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
– Temperatura do recipiente<br />
Não deve ser muito diferente da temperatura do tarugo
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Velocidade de extrusão<br />
Trabalhar na maior velocidade de extrusão<br />
possível para obter:
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Pressão de <strong>Extrusão</strong><br />
I – Apresenta um elevado<br />
nível de pressão inicial para<br />
fazer passar o tarugo pela<br />
ferramenta;<br />
Depois cai com o avanço do<br />
pistão até um valor mínimo,<br />
para depois tender a crescer<br />
novamente quando o processo<br />
chega ao final com um resto<br />
de tarugo de movimento difícil<br />
pela ferramenta.
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Pressão de <strong>Extrusão</strong><br />
II –O nível de pressão inicial<br />
cai se for utilizado lubrificante<br />
na extrusão;
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Pressão de <strong>Extrusão</strong><br />
III.– Na extrusão Inversa a<br />
pressão se manteria<br />
idealmente constante;<br />
IV.– cresce realmente um<br />
pouco com o avanço do pistão,<br />
em decorrência dos resíduos<br />
de material retidos entre a<br />
ferramenta e o recipiente, que<br />
dificultam o movimento.
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Modos de escoamento.<br />
– O escoamento nem sempre se dá de forma<br />
simplificada devido ao forte efeito do atrito e à<br />
falta de uniformidade do material do lingote<br />
ou do tarugo, através de sua secção.
Controle do Processo de<br />
<strong>Extrusão</strong><br />
• Modos de escoamento.<br />
– Os modos de escoamento podem ser<br />
classificados em três tipos básicos:
Defeitos na <strong>Extrusão</strong><br />
• Linhas Internas de óxido<br />
• Formação de uma cavidade<br />
• Arrancamento<br />
• Bolhas
• Trinca superficial:<br />
• Ocorre quando a temperatura ou a velocidade é muito alta. Estas<br />
causam um aumento significativo da temperatura da superfície,<br />
causando trincas e rasgos. Os defeitos são intergranulares.<br />
Ocorrem especialmente em ligas de alumínio, magnésio e zinco,<br />
embora possam ocorrer em ligas de alta temperatura. Estes<br />
defeitos podem ser evitados reduzindo-se a velocidade de<br />
extrusão e diminuindo a temperatura do tarugo.<br />
• Cachimbo:<br />
• O tipo de padrão de fluxo do metal a arrastar óxidos e impurezas<br />
superficiais para o centro do tarugo, como num funil. Este defeito<br />
é conhecido como defeito cachimbo (ou rabo de peixe). O defeito<br />
pode se estender até um terço do comprimento da parte<br />
extrudada e deve ser eliminado por corte. O defeito pode ser<br />
minimizado alterando-se o padrão de fluxo para um<br />
comportamento mais uniforme, controlando a fricção e<br />
minimizando os gradientes de temperatura. Alternativamente o<br />
tarugo pode ser usinado ou tratado quimicamente antes da<br />
extrusão, removendo-se as impurezas superficiais.
• Trinca interna:<br />
• O centro do tarugo pode desenvolver fissuras que são<br />
conhecidas como trincas centrais, fratura tipo ponta de flecha<br />
ou chevron. O defeito é atribuído à tensão hidrostática de<br />
tração na linha central, similar à situação da região de<br />
estricção em um corpo em ensaio de tração. A tendência à<br />
formação de fissuras centrais aumenta com o crescimento da<br />
fricção e da relação de extrusão. Este tipo de defeito também<br />
aparece na extrusão de tubos.
<strong>Extrusão</strong> a frio<br />
•diversos estágios para obtenção de peças<br />
isoladas, como por exemplo, parafusos<br />
•defeitos causados por geometria inadequada<br />
das matrizes ou pela lubrificação insuficiente<br />
(“chevron”), ou pela deformação excessiva na<br />
extrusão (trincas)
DESTAQUES PARA PROJETO<br />
• Procurar simetria da seção transversal, evitar cantos<br />
vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da<br />
seção transversal.
Referências Bibliográficas<br />
• http://www.metalmundi.com/si/site/1106?idioma=portugues<br />
• www.norbertocefetsc.pro.br/pfb_conformacaoii.pdf<br />
• www.cimm.com.br<br />
• BRESCIANI FILHO, Ettore (Coord.) Conformação plástica dos metais. 4.<br />
ed. Campinas: Ed. UNICAMP, 1991.<br />
• CHIAVERINI, Vicente,. Tecnologia mecânica: processos de fabricação e<br />
tratamento. 2. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 1986. v. 2.<br />
• Dieter,G. E. Metalurgia Mecânica. Ed. Guanabara Dois, 2ª ed., 1.981.<br />
• GROOVER, Mikell P.. Fundamentals of modern manufacturing.<br />
HOBOKEN: John Wiley e Sons, 1999. 1061p.<br />
• PROCESSO de fabricação: (aulas 01 a 08). São Paulo: Globo, [199-?]. 1<br />
fita de vídeoVHS/NTSC, son., color.: (Telecurso 2000.Profissionalizante)