PROJETO DE FORJAMENTO QUENTE
SEM0412 - PROCESSAMENTO DE MATERIAIS I V: CONFORMAO PROF. IRIS BENTO DA SILVA
Alunos: Lucas Rojas Hernandes Panizza 7591048 Rafael Roque Diniz 7606188
Maurcio Leonelli Diz 7591010
Lus Otvio Moretti 7279585
Ricardo Marques 7279651
So Carlos/2013
Objetivos
Escolher uma pea a ser forjada, detalh-la e desenhos tcnicos e desenvolver o projeto da
matriz de forjamento e do forjado.
Projeto
A pea escolhida foi uma Polia de Virabrequim, que ser forjada quente e posteriormente
usinada para a retirada do sobremetal. Apresentaremos o projeto do Frojado, bem como das
condies e esforos do processo, e o projeto da matriz.
Desenho Tcnico da Pea
O Desenho completo da pea pronta, com todas as cotas, se encontra no Anexo 1 deste
relatrio.
Projeto do Forjado
a) Sobremetal: Como a maior dimenso da pea o dimetro de 130 mm, tem-se da tabela 2
um sobremetal entre 1,5 e 2 mm. Adotamos o sobremetal igual a 2 mm, consultando as
Tabelas 1 e 2 (Anexo 2).
b) ngulo de Sada: As superfcies paralelas linha de centro da pea devem apresentar uma
inclinao suficiente para a extrao aps o processo. Segundo ROSSI p. 111, assumimos
um ngulo de sada igual a 8 para todas as superfcies da pea.
c) Raios de arredondamento: De acordo com a Tabela 5 (Anexo 2) foram estipulados os
raios de arredondamento da pea que variam de R2 at R6.
d) Escolha da linha da bacia de rebarba: Considerando o tamanho da pea como pequeno
(tabela 7 Anexo 2), escolhendo o tipo de rebarba (Figura 5 Anexo 2) e posicionando-a
na linha de maior permetro da pea, obtm-se:
e) Dimensionamento do tarugo: O volume do tarugo deve ser 3% maior do que o da pea
para compensar previstas perdas por oxidaes e descarbonetaes no pr-aquecimento.
A bitola do tarugo foi encontrada de acordo com o catalogo comercial da Gerdau e assim
obtemos os seguintes valores:
Volume do forjado 257231,983 mm3
Volume do tarugo 264948,9425 mm3
Dimenses do tarugo Dimetro = 80 mm Altura = 52,74 mm
Planejamento do Processo
a) Escolha do material: Para a pea estudada indica se o ao SAE 1060 que apresenta as
seguintes caractersticas:
Composio qumica (%) C 0,55 a 0,65 Mn 0,60 a 0,90
Si 0,10 a 0,20 ou 0,15 a 0,30 P 0,040 mximo S 0,050 mximo
Forjamento Aquecer a 1100 oC e iniciar o forjamento.
No forjar abaixo de 800 oC.
Recozimento 690 - 710 C
Normalizao 810 - 830 C
Desta forma, definiu-se pela temperatura inicial de 1100 oC considerando que o nmero de
etapas e o tempo de processo no acarretaro a queda da temperatura abaixo de 900 oC,
permitindo a normalizao por resfriamento ao ar aps o forjamento.
b) Sequncia de etapas: Para a fabricao do forjado, ser definida uma sequncia de
processos utilizada industrialmente: corte dos tarugos por guilhotina, aquecimento a
1100 oC, limpeza mecnica dos xidos, pr-forjamento, forjamento final, rebarbao e
normalizao. As figuras abaixo apresentam a modificao do tarugo ao longo do processo.
c) Escolha da prensa: No forjamento da polia ser empregada uma prensa excntrica,
comumente empregada na indstria para esse tipo de processo. So prensas mecnicas
rgidas e de velocidade elevada. A mquina da figura a seguir um exemplo de prensa
excntrica.
Clculos de Esforos
Para o clculo dos esforos de forjamento na primeira etapa (pr-forma) e na segunda
(forjamento final), consideramos os seguintes parmetros de processo, definidos no planejamento
e no projeto do forjado.
Material a forjar Ao ABNT 1060
Tenso limite de resistncia temperatura ambiente
~ 80 kgf/mm2
Temperatura de forjamento 1100 oC - pr-forma
1000 oC - forjamento final
Equipamento Prensa excntrica
1a Etapa - Embolachamento (*quadros no Anexo 3)
Nessa etapa, o tarugo de altura hi = 52, 74 mm e dimetro di = 80 mm, ser recalcado at
um disco de altura hf = 30, 14 mm e dimetro df = 100, 26 mm .
Definidos para o material ABNT 1060 um valor de B de aproximadamente 80 kgf/mm2 e
para a primeira etapa uma temperatura de trabalho de 1100 oC , tem-se do quadro I que:
Kfs = 0, 146*1014*T4, 09 ou Kfs = 5, 3 kgf/mm2
Do quadro II, definindo-se por uma prensa excntrica (prensa mecnica rpida):
Kfd = 3, 5*Kfs0, 76 ou Kfd = 12, 4 kgf/mm2
No quadro III, com d1/h1m = 2, 6 tem-se = 0, 63 com:
Kr = 1, 71*Kfd0, 95 ou Kr = 18, 7 kgf/mm2
No quadro IV, com um valor de rea projetada igual:
Aproj = *1002/4 mm2 ou Aproj = 7.854 mm2
Tem-se:
Fforj = Kr *Aproj ou Fforj = 146.869 kgf
No quadro V, no necessrio calcular a variao de fora devida ao ndice de esbeltez,
pois trata-se de um solido de revoluo.
No quadro VI, o trabalho pode ser calculado considerando que o deslocamento da matriz
superior foi igual:
h = 46 mm e Fforj = 146.869 kgf
Tem-se:
Eforj = 66 kJ
2a Etapa - Forjamento (*quadros no Anexo 3)
Nessa etapa, ocorrer o forjamento final da pea.
Definidos para o material ABNT 1060 um valor de B de 80 kgf/mm2 e para a segunda
etapa uma temperatura de trabalho de 1000 oC, tem-se do quadro I que:
Kfs = 0, 146*1000*T4, 09 ou Kfs = 7, 8 kgf/mm2
Do quadro II, definindo-se por uma prensa excntrica (prensa mecnica rpida):
Kfd = 3.*.Kfs0, 76 ou Kfd = 16, 7 kgf/mm2
No quadro III, com b/hg = 4/2 tem-se n = 0.45
Kr = 2,78*(Kfd0,91) ou Kr = 36, 0 kgf/mm2
No quadro IV, com um valor de rea projetada igual a
Aproj = *146/4 mm2 ou Aproj = 16.741 mm2
Tem-se:
Fforj = Kr *Aproj ou Fforj = 602.421 kgf
No quadro V, no necessrio calcular a variao de fora devida ao ndice de esbeltez,
pois trata-se de um solido de revoluo.
No quadro VI, o trabalho pode ser calculado considerando que o deslocamento da matriz
superior foi igual:
h = 30 mm e Fforj = 602.421 kgf
Tem-se:
Eforj = 177 kJ
Assim, se as duas etapas forem realizadas simultaneamente, a prensa dever ter como
capacidade:
Fora Maior que 750.000 kgf
Energia Maior que 243 kJ
Projeto das Matrizes
As matrizes de forjamento e de rebarbao foram dimensionadas e tiveram seus materiais
e tratamentos escolhidos de acordo com o roteiro, considerando aspectos como:
disposio das etapas de processo
contrao trmica da pea forjada a aproximadamente 1000 oC
tolerncias dimensionais menores que as da pea forjada
sistema de guiamento e localizao das matrizes
facilidade de posicionamento para o corte da rebarba e do espelho
A figura a seguir apresenta o desenho das matrizes de forjamento, projetadas segundo as
recomendaes da tabela 9 (Anexo 2) e da figura 9 (Anexo 2) (sistema b), ressaltando-se as
dimenses externas que determinaro o tamanho da mesa da prensa. As matrizes de rebarbao
so projetadas segundo as indicaes da tabela 8(Anexo 2) (tipo a).
Referncias Bibliogrficas
BUTTON, Srgio Tonini. PLANEJAMENTO DO PROCESSO E PROJETO DE MATRIZES PARA O FORJAMENTO A QUENTE, 1998. Universidade Estadual de Campinas, Campinas So Paulo
Anexo 1
Anexo 2
Anexo 3