O forjamento é um processo de conformação plástica, caracterizado pela aplicação de esforços compressivos sobre o material de trabalho, resultando na modificação permanente de sua forma. É um processo muito antigo, utilizado pelos povos primitivos para criar suas armas, ferramentas agrícolas e demais utensílios. A confecção manual de espadas pelos antigos ferreiros é uma das mais famosas aplicações de forjamento, onde utilizavam-se bigornas e martelos para bater sobre tarugos de metal aquecido, conferindo-lhes a forma desejada.
Realizado inicialmente através de força humana e animal, com a evolução da indústria ocorreu a gradual substituição por máquinas para forjamento, como martelos de forja e prensas, que possibilitam a obtenção de diversos tipos de produtos, manufaturados a frio, a morno ou a quente. O forjamento em prensas é caracterizado por proporcionar ao material uma deformação contínua, com velocidades relativamente baixas se comparadas aos martelos de forja. Com isso, garante-se que todas as camadas do material sejam atingidas, proporcionando maior homogeneidade à estrutura da peça. Geralmente, para grandes volumes de produção, são usadas prensas horizontais e prensas progressivas, enquanto que para pequenos lotes são usadas as prensas verticais.
A figura a seguir exemplifica a fabricação de uma peça através de forjamento. Na primeira etapa pode-se visualizar a matéria-prima cortada e alimentada, pouco antes do início da aplicação da carga (1). A segunda etapa exibe a aplicação parcial do esforço de compressão e a geração de uma forma intermediária (2). Na última etapa se visualiza a aplicação total da carga, fechando as matrizes até seu limite máximo e conferindo a forma final à peça forjada, a qual pode conter rebarbas, que devem ser removidas em processos de acabamento (3).
A próxima figura exibe outro processo de forjamento, conhecido também como recalque da cabeça de parafusos, onde, na primeira etapa, a matéria prima é avançada até o elemento de máquina denominado stop (1). Em seguida, as partes da matriz se fecham, prendendo a matéria-prima, e o stop recua (2). A seguir, o punção avança parcialmente, realizando uma deformação intermediária no material (3). Por fim, o punção conclui seu avanço, conformando totalmente a peça (4).
O forjamento envolve variáveis, como por exemplo, velocidade da máquina, taxa de deformação e tensão de escoamento, sendo que a velocidade da máquina influencia a taxa de deformação e a tensão de escoamento. Já a distribuição da temperatura do produto forjado é influenciada pela velocidade da máquina, pela geometria do componente e pela temperatura da matriz. E o fluxo do metal é determinado pela tensão de escoamento, atrito e geometria da peça (ALTAN, OH, GEGEL, 1999).
A matéria prima do forjamento é constituída de laminados ou trefilados, como barras e arames, ou tarugos cisalhados ou cortados, e é importante o controle das dimensões para garantir a precisão do produto obtido neste processo.
A estratégia de forjamento adotada para determinado projeto determina as condições limites deste projeto, bem como os tipos de ferramentas que serão utilizados e as máquinas, portanto, é importante analisar criteriosamente antes de decidir pelo processo que será empregado na fabricação de um novo produto.
Referências Bibliográficas:
ALTAN, Taylan; OH, Soo-Ik; GEGEL, Harold L. Conformação de Metais: Fundamentos e Aplicações. Tradução: Reginaldo Teixeira Coelho. São Carlos: EESC/USP, 1999.
GROOVER, Mikell P. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes and Systems. 4 ed. United States: John Wiley & Sons, Inc, 2010.
Rosenilda Rodrigues de Souza
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Engenheira Mecânica
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