UERJ
CAMPUS REGIONAL DE RESENDE
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
ÊNFASE EM PRODUÇÃO MECÂNICA
CAPÍTULO 4: PROCESSOS DE EXTRUSÃO
DEPARTAMENTO DE MECÂNICA E ENERGIA
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
PROF. ALEXANDRE ALVARENGA PALMEIRA
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
Estrada Resende Riachuelo s/n. - Morada da Colina
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Segunda-feira, 11 de Abril de 2005
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
Alexandre Alvarenga Palmeira, MSc
RESUMO
No processo de conformação por extrusão o material é forçado através de uma matriz,
de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes. Neste processo,
praticamente qualquer forma de seção transversal, vazada ou cheia, pode ser
produzida. Como a geometria da matriz permanece inalterada, os produtos
extrudados tem seção transversal constante. Dependo da ductilidade do material a
extrudar o processo pode ser feito a frio ou a quente, em altas temperaturas. Cada
tarugo é extrudado individualmente, caracterizando a extrusão como um processo
semi-contínuo. O produto é essencialmente uma peça semi- acabada. A extrusão
pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste caso denominada
extrusão fria. Ao realizar a extrusão em operação combinada com forjamento pode-se
gerar componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas, maquinário pesado e
equipamento de transporte, vários materiais, como o Alumínio, o cobre, o aço, o
magnésio e o chumbo, podem ser extrudados. Sendo que, os produtos extrudados
podem ser cortados nos tamanhos desejados para gerarem peças, como maçanetas,
trancas e engrenagens. Sendo assim, os produtos mais comuns obtidos por extrusão
são: quadros de janelas e portas, trilhos para portas deslizantes, tubos de várias seções
transversais e formas arquitetônicas, etc..
Palavras chaves: Conformação, Extrusão.
i
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
Alexandre Alvarenga Palmeira, MSc
SUMÁRIO
I-
INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................... 1
II-
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE EXTRUSÃO ...........................................................4
II.1
II.2
II.3
III-
EXTRUSÃO DIRETA ............................................................................................................................5
EXTRUSÃO INVERSA (INDIRETA)......................................................................................................9
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA .............................................................................................................. 10
TEMPERATURA DE EXTRUSÃO................................................................................................. 13
III.1 EXTRUSÃO A QUENTE ...................................................................................................................... 13
III.1.1
Produtos Extrudados a Quente....................................................................................16
III.2 EXTRUSÃO A FRIO .............................................................................................................................17
III.2.1 Produtos Extrudados a Frio .......................................................................................... 19
III.2.2 Tipos de Extrusão a Frio.................................................................................................20
IVIV.1
IV.2
VV.1
V.2
VIVI.1
VI.2
VI.3
VI.4
VII-
EQUIPAMENTOS............................................................................................................................ 23
MÁQUINA DE EXTRUSÃO ................................................................................................................ 23
EQUIPAMENTOS COMPLEMTARES ..................................................................................................28
FERRAMENTA DE EXTRUSÃO .................................................................................................. 29
PROJETO DE MATRIZES E MATERIAIS ........................................................................................... 31
FIERIA OU MATRIZ DE EXTRUSÃO DE PERFIS TUBULARES ........................................................... 32
CÁLCULOS DOS ESFORÇOS BÁSICOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO.......................34
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS .......................................................................................................34
PARÂMETROS FÍSICOS ...................................................................................................................35
PRESSÃO DE EXTRUSÃO ................................................................................................................35
OUTRAS VARIÁVEIS DO PROCESSO ...............................................................................................36
ETAPAS DO PROCESSO DE EXTRUSÃO............................................................................... 37
ii
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VIII-
CONTROLE DE PROCESSO DE EXTRUSÃO ......................................................................40
IX-
CLASSIFICAÇÃO DOS PRODUTOS EXTRUDADOS.............................................................43
X-
DEFEITOS TÍPICOS DE PRODUTOS EXTRUDADOS ............................................................ 44
iii
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 4- 1: Produtos obtidos pelo seccionamento do perfil extrudado...................................2
Figura 4- 2: Mastro extrudado em Alumínio......................................................................................3
Figura 4- 3: Representação esquemática da extrusão direta....................................................4
Figura 4- 4: Representação esquemática da extrusão indireta ou inversa. ..........................4
Figura 4- 5: Representação esquemática da extrusão lateral...................................................5
Figura 4- 6: Representação esquemática da extrusão direta. ................................................. 6
Figura 4- 7: Tipos de escoamento de metal em matrizes quadradas na extrusão
direta........................................................................................................................................................ 7
Figura 4- 8: Representação esquemática da extrusão inversa..................................................9
Figura 4- 9: Seqüência de operação de uma máquina de extrusão inversa.......................... 10
Figura 4- 10: Representação esquemática da extrusão hidrostática. ....................................11
Figura 4- 11: Representação esquemática do processo de extrusão direta a quente. .....16
Figura 4- 12: Exemplo de produtos extrudados a frio................................................................... 19
Figura 4- 13: Processo de extrusão direta a frio tipo Hooker (a) e tipo ironing (b)..........20
Figura 4- 14: Representação esquemática da extrusão por impacto..................................... 21
Figura 4- 15: Êmbolo (a) e matriz (b) utilizados na extrusão por impacto. ......................... 22
Figura 4- 16: Representação esquemática de uma extrusora. ................................................26
Figura 4- 17: Detalhamento do conjunto suporte de fieira ou matriz. ....................................27
Figura 4- 18: Máquina extrusora horizontal. ..................................................................................28
Figura 4- 19: Tipos usuais de perfis de ferramentas de extrusão...........................................30
iv
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Figura 4- 20: Representação esquemática de matrizes de extrusão.................................... 31
Figura 4- 21: Secção transversal de um produto extrudado. .................................................... 31
Figura 4- 22: Representação do fluxo de metal durante a extrusão de tubos. .................33
Figura 4- 23: Detalhamento do conjunto suporte de fieira ou matriz. .................................33
Figura 4- 24: Representação do diâmetro do círculo circunscrito (DCC). ...........................34
Figura 4- 25: Constantes de extrusão para metais em várias temperaturas. .................35
Figura 4- 26: Etapas da extrusão de um lingote. ........................................................................ 37
Figura 4- 28: Recuo do pistão e corte do resíduo do tarugo. ..................................................38
Figura 4- 29: Retirada da casca do tarugo com avanço do punção usando o disco de
raspagem. ............................................................................................................................................38
Figura 4- 30: Ilustração do efeito de falta de coesão interna na forma de V.................... 45
v
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ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 4- 1: Faixa de temperatura de extrusão para alguns metais....................................... 14
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GLOSSÁRIO
Lingote = Produto metálico de forma geralmente cilíndrica obtido pela laminação de
um lingote.
Tarugo = Produto de forma geralmente cilíndrica obtido por fundição.
Fundição = Processo metalúrgico que consiste em obter um produto sólido a partir do
metal em estado líquido, mediante sua solidificação em um molde.
Matriz = Bloco de aço que tem um ou mais orifícios de contorno adequado, pelos
quais o tarugo de extrusão é forçado a passar.
Recristalização = Formação de uma nova estrutura de granulação pelo aquecimento
de material trabalhado a frio.
Granulação = Tamanho dos grãos do metal.
Prensa = Termo geral usado para a máquina que emprega a pressão para deformar ou
cisalhar o material.
Prensa hidráulica = Prensa cujo aríete é acionado por um cilindro e êmbolo
hidráulico cuja pressão se obtém de uma bomba hidráulica.
Tratamento térmico = Aquecimento e resfriamento de um metal de forma a se obter
condições ou propriedades desejadas.
Esticamento = Processo metalúrgico que consiste na deformação plástica por tração a
frio, com o objetivo de endireitar ou dar planicidade ao material.
Esferoidização = Tipo de recozimento, que tem por objetivo melhorar a
usinabilidade e a trabalhabilidade a frio dos aços. O tratamento consiste num
aquecimento a uma temperatura logo acima da linha inferior de transformação,
seguido de esfriamento lento; aquecimento prolongado a uma temperatura logo abaixo
da linha inferior da zona crítica; e por fim aquecimento e resfriamento alternados
entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de
transformação. Produzindo uma forma globular ou esferoidal de carboneto no aço.
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I-
INTRODUÇÃO
Quando um metal é extrudado, ele é comprimido acima de seu limite de
elasticidade em uma câmara e é forçado a escoar e adquirir a forma do orifício de
saída da câmara.. Um exemplo de extrusão de todo dia é a saída da pasta de dente de
um tubo deformável. O metal é normalmente comprimido por um êmbolo ou pistão, e
pode ser empurrado para a frente ou para trás, e o produto pode ser solido ou oco.
A extrusão de metais apareceu na Inglaterra a partir de 1.797 na fabricação de
tubos de chumbo, porém, somente em 1.900 a extrusão tomou níveis industriais. O
primeiro grande incremento de utilização de perfis extrudados ocorreu durante a
Segunda Guerra Mundial, quando perfis extrudados de alumínio foram produzidos em
grande quantidade para utilização em componentes aeronáuticos.
Com a introdução de ligas intermediárias, tratáveis termicamente na própria
prensa de extrusão e de muito boa extrudabilidade, permitiu uma rápida expansão da
indústria no pós-guerra.
Extrusão é um processo de conformação plástica que consiste em passar um
lingote ou tarugo (de secção circular) sob a pressão de um pistão acionado pneumática
ou hidraulicamente, através da abertura de uma matriz, formando um produto
alongado com o perfil da matriz, ou seja, na extrusão o material é forçado através de
uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes.
Este processo é empregado para obter barras, tubos ou seções de formas
complexas com tolerâncias dimensionais e qualidade superficial. O método tem sido
útil para deformar ligas refratárias e aços inoxidáveis, pois estes apresentam uma
tensão média de compressão. Praticamente qualquer forma de seção transversal
vazada ou cheia pode ser produzida por extrusão. Como a geometria da matriz
permanece inalterada, os produtos extrudados têm seção transversal constante. Podese seccionar o perfil extrudado obtendo produtos como maçanetas, trancas e
engrenagens, como mostrado na Figura 4- 1 a seguir.
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Figura 4- 1: Produtos obtidos pelo seccionamento do perfil extrudado.
Cada tarugo ou lingote é extrudado individualmente, caracterizando a extrusão
como um processo semi-contínuo. O produto é essencialmente uma peça semiacabada. A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento, sendo neste
caso denominada extrusão fria.
Quando o trabalho é realizado à quente, ou seja, acima da temperatura de
recristalização, a passagem do tarugo pela ferramenta, com furo da seção menor do
que a do tarugo, provoca a deformação plástica do metal, mas sem efeito de
encruamento, obtendo perfis metálicos com propriedades mecânicas controladas e do
comprimento limitado pelo volume do lingote inicial. Como a estrutura metálica do
produto da extrusão se encontra na condição recristalizada, é possível aplicar ao metal
extrudado intensos trabalhos de deformação a frio adicionais como a
trefilação. Porém, dependo da ductilidade do material a extrudar o processo pode ser
feito a frio.
Para os metais não ferrosos comuns, é comum o uso do processo de extrusão,
no lugar da laminação, para obtenção dos perfis de formas variadas, apesar da
limitação do comprimento do produto obtido. Mas, a extrusão permite obter um
produto mais homogêneo, estrutural e dimensionalmente, e menos atacado por
oxidação superficial.
Ainda, dentre as vantagens deste processo, incluem a redução de custos através
da eliminação de operações posteriores de usinagem ou junção, bem como a
possibilidade de obtenção de seções mais resistentes através da adequada eliminação
de juntas frágeis e de uma melhor distribuição de metal.
O processo de extrusão (a quente), tem emprego limitado para os aços, em face
das condições de trabalho adversas caracterizadas por elevadas pressões e
temperaturas. A extrusão possui, ainda, algumas desvantagens em relação em relação
a laminação como por exemplo: custo maior de aquisição de equipamento, limitação
de comprimento do perfil, velocidade de trabalho menor e maior ausência de
uniformidade de deformação ao final do processo.
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O uso mais comum da extrusão é nos seguintes produtos: quadros de janelas e
portas, trilhos para portas deslizantes, tubos de várias seções transversais e formas
arquitetônicas, maçanetas, trancas e engrenagens. Em operação combinada com
forjamento pode gerar componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas,
maquinário pesado, equipamento de transporte, estruturas aeroespaciais e centenas de
outros itens são fabricados a partir de perfis de extrudados. Por exemplo a Figura 42, a seguir, mostra um mastro com enrolador interno, extrudado em Alumínio –
ASTM 6061 T6*.
Perfil do
Extrudado
Figura 4- 2: Mastro extrudado em Alumínio.
*
Liga ASTM 6061 T6, contendo Si, Re, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn e Ti; de alta resistência e flexibilidade. O
sulfixo T6 indica que o material foi temperado (solubilizado e envelhecido artificialmente). Este
tratamento aplica-se aos produtos que não sofrem deformação plástica depois do tratamento térmico de
solubilização, ou nos quais o efeito de encruamento devido ao aplainamento ou endireitamento pode
ser desprezado ao serem fixados os limites para as propriedades mecânicas. Fonte Guia Técnico do
Alumínio: Extrusão, Editado pela ABAL, São Paulo, 1990. pp 33, 38.
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II-
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE EXTRUSÃO
Quanto ao tipo de movimento do material, o processo de extrusão pode ser
classificado em dois tipos: direta, inversa e lateral. Na extrusão direta (Figura 4- 3)
um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado através de uma abertura de
matriz através de um pistão hidráulico.
Câmara
Fixador de Matriz
Punção
Tarugo
Matriz
Disco de Pressão
Figura 4- 3: Representação esquemática da extrusão direta.
Na extrusão indireta (reversa, invertida – Figura 4- 4) a matriz se desloca na
direção do tarugo. Semelhante a este processo, a extrusão indireta, e freqüentemente
incluída na categoria da extrusão a frio é a extrusão por impacto. Neste caso, o
punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrudado para trás.
Figura 4- 4: Representação esquemática da extrusão indireta ou inversa.
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Na extrusão lateral, o material do tarugo é forçado através de abertura lateral
da câmara, sendo assim, os eixos do punção e da peça tem diferentes direções,
normalmente, formando um ângulo reto, conforme pode ser observado na Figura 4- 5,
a seguir.
Figura 4- 5: Representação esquemática da extrusão lateral.
A extrusão pode ser realizada pela atuação de um êmbolo ou fluído hidráulico,
neste caso é chamada extrusão hidrostática. Na extrusão hidrostática, o diâmetro do
tarugo é menor que o diâmetro da câmara, que é preenchida por um fluido. A pressão
é transmitida ao tarugo através de um pistão e não há fricção nas paredes da câmara.
Independente do sentido e da direção do fluxo do metal, do tipo e da
velocidade do êmbolo, a abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato.
II.1
EXTRUSÃO DIRETA
No processo de extrusão direta, o tarugo é colocado em uma câmara e
impelido através da matriz por ação de um êmbolo. Um “disco de pressão” é
colocado no fim do pistão ou êmbolo em contato com o tarugo.
Esse tipo de extrusão tem uma utilização maior, pois possui o equipamento
possui maior simplicidade, porque não possui um pistão oco, que possui sua
resistência limitada à flambagem do material que o compõe.
Na extrusão direta a matriz fecha um lado da câmara e o pistão ou êmbolo
fecha o outro lado, conforme pode ser observado na Figura 4- 5. Aplica-se pressão no
pistão o qual exerce força sobre o lingote ou tarugo fazendo-o mover-se para frente,
assim o metal é extrudado pelo orifício da matriz. A câmara e a matriz são fixos e o
tarugo move-se em relação à câmara.
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Figura 4- 6: Representação esquemática da extrusão direta.
Essa movimentação do tarugo provoca atrito entre o mesmo e a superfície da
câmara, o que acarreta um acréscimo da força necessária para extrudar o metal através
da matriz. Esse atrito também retarda o fluxo do metal da região periférica do lingote,
o que aumenta o fluxo de material do centro do lingote. Uma parte de cada tarugo
deve ser deixada sem ser extrudada (talão).
A redução do atrito na câmara pode ser obtida com o uso de lubrificantes
resistentes a temperaturas elevadas. O fluxo de saída do metal é denominado então
como “escoamento frontal”, conforme pode ser observado na Figura 4- 7a.
Esse processo pode provocar o aparecimento de defeitos, causado pelo atrito
na superfície do produto, como por exemplo, bolhas e escamas, provenientes do
desalinhamento entre o pistão e a câmara, da distribuição deficiente do lubrificante,
do desajuste entre o disco de pressão e a disco de pressão da câmara e da superfície
irregular da câmara. Elimina-se esta desvantagem realizando a extrusão direta sem o
uso de lubrificantes, mas com um disco de pressão de diâmetro menor do que a da
câmara.
Porém, com este procedimento se forma uma casca de metal não extrudado e
aderente à câmara, que deve ser retirado após completa a extrusão do tarugo. A
diferença é que nesse processo o escoamento do núcleo do tarugo ocorre
primeiramente, porque sua superfície fica refreada pelo intenso atrito com a câmara,
caracterizando um “escoamento central” com rotações das camadas frontais do tarugo
(Figura 4- 7b e Figura 4- 7c). Parte da superfície frontal do tarugo fica bloqueada na
região da câmara, e não é extrudada devendo ser retirada após o processo estar
completo.
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FLUXO DO METAL
O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades mecânicas do
produto final. O fluxo do metal é comparável ao escoamento de um fluido num
canal. Os grãos tendem a alongar-se formando uma estrutura com orientação
preferencial. O fluxo inadequado pode causar inúmeros defeitos.
Uma das técnicas de observação do fluxo consiste em seccionar o tarugo ao
longo de seu comprimento e marcar uma das faces com um quadriculado. As duas
metades são então colocadas juntas na câmara e extrudadas. Após a extrusão as partes
são novamente separadas para exame.
Na Figura 4- 7, a seguir, pode ser observado o resultado desta técnica, para três
situações típicas da extrusão direta para matriz quadrada (ângulo da matriz de
90º). Observe as zonas mortas nas Figura 4- 7b e Figura 4- 7c, onde o metal fica
praticamente estacionário nos cantos, caracterizando um escoamento central. A
situação é similar ao escoamento de fluido num canal com cantos vivos e curvas.
Figura 4- 7: Tipos de escoamento de metal em matrizes quadradas na extrusão
direta.
Comparando os processos de extrusão direta com formação de camisa ou casca
de metal na câmara, de extrusão direta com lubrificação, de extrusão indireta e ainda
um processo em fase de desenvolvimento, de extrusão com camisa dianteira, temos:
1. No processo de extrusão direta, adotando uma folga entre o disco de pressão e a
câmara, forma uma casca ou camisa de metal que apresenta a seguinte vantagem
em relação ao processo sem camisa:
i. Utiliza-se o lingote diretamente da fundição com a sua superfície normal e o
extrudado apresentará aspecto brilhante, não contaminado pelo
lubrificante. Tem no entanto as desvantagens de exigir esforço maior de cerca
de 30 a 40% no início do processo para vencer a resistência ao cisalhamento e
de limitar a velocidade de trabalho pelo aquecimento provocado, que se torna
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máximo na interface de cisalhamento junto à zona morta na região adjacente à
entrada da ferramenta;
ii. Como o centro do lingote se escoa mais rapidamente que a periferia, há
necessidade de deixar no final um resto de lingote para evitar o defeito de
formação de cavidade central no extrudado.
iii. O cisalhamento entre a zona morta e o resto do lingote pode provocar
anomalias na textura, com a formação de uma coroa externa no extrudado
constituídas de grãos grossos devido ao superaquecimento da interface.
iv. Pode-se destacar duas situações particulares: (1ª) no caso de extrusão de
alumínio, a folga é cerca de 1 mm e o aquecimento da câmara é realizado a
uma temperatura de 30 a 50ºC inferior a do lingote; (2ª) no caso da extrusão
do cobre, o óxido que se forma na superfície do lingote atua como lubrificante
e, sendo adotado uma folga grande ou diâmetros pequenos, poderá ocorrer
uma extrusão retardada da camisa formada.
2. No processo de extrusão direta, com lubrificação e com o uso de ferramentas
cônicas, deve ser evitado a formação de zonas mortas, mas, como não se consegue
um escoamento estável, devido às variações das condições mecânicas de operação
e à lubrificação insuficiente na face da ferramenta, uma zona morta descontínua
poderá ainda ser formada, provocando no extrudado defeitos como bolhas, cascas
e desdobramentos contendo traços de lubrificantes retidos.
3. No processo de extrusão indireta (ou inversa), como não há atrito entre o lingote e
a câmara, e como a zona de deformação é menor e mais homogênea, e com pouco
trabalho redundante, o esforço de trabalho é menor do que no processo de
extrusão direta. Por outro lado, para uma mesma secção de lingote, o pistão,
sendo oco, pode não suportar a mesma carga. Nesse processo, pode-se extrudar
perfis mais longos e com tolerâncias dimensionais mais estreitas.
4. No processo de extrusão com camisa dianteira, uma folga entre a ferramenta e a
câmara permite a saída por fora, ao redor da ferramenta, e para frente de uma
camisa. O processo, que está ainda em fase de pesquisa, tem se mostrado mais
adequado as ligas metálicas leves e as dificuldades até então encontradas são:
i. Dificuldade de se obter camisas de espessura regular;
ii. Elevada solicitação térmica da ferramenta e complicada extração da camisa.
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II.2
EXTRUSÃO INVERSA (INDIRETA)
Neste caso ocorre o inverso a extrusão direta, é a matriz que se desloca em
relação ao tarugo. Pois, na extrusão inversa o pistão ou êmbolo é furado e ligado à
matriz, enquanto a outra extremidade da câmara é fechada. Freqüentemente, o pistão
e a matriz são mantidos estacionários, e a câmara movimentada com o tarugo.
Na extrusão inversa, por não se ter movimento entre a câmara e o tarugo, as
forças de atrito são muito menores e as pressões requeridas para extrusão são bem
menores do que na extrusão direta. Contudo, existe uma limitação pelo fato da
extrusão inversa utilizar um pistão oco que restringe o valor das cargas a serem
aplicadas.
Figura 4- 8: Representação esquemática da extrusão inversa.
A pressão de extrusão requerida é bem menor que a extrusão direta, pois não
há atrito entre as superfícies do lingote e do recipiente. Não havendo atrito, ocorre um
fluxo adicional de metal na secção transversal total do lingote durante a
extrusão. Esse tipo de fluxo diminui grandemente a formação de vazios centrais na
parte posterior do produto extrudado e também reduz a quantidade de descarte da
extremidade. Uma desvantagem da extrusão inversa é a má qualidade superficial do
produto.
Apesar deste processo exigir menor esforço de deformação e permitir a
obtenção de um produto mais homogêneo que na extrusão direta, esta têm uma
utilização maior devido a maior simplicidade do equipamento, não exigindo o uso de
um pistão oco que possui um resistência limitada à flambagem, principalmente para
extrusão de grandes componentes.
Como na extrusão inversa o pistão se mantém fixo, com a ferramenta colocada
na sua extremidade, e a câmara com o tarugo avança em sua direção, o atrito torna-se
inexistente entre o tarugo e a câmara. Entre o bloco e o metal a ser extrudado,
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geralmente se interpõe um pedaço de material suplementar, como por exemplo, o
grafite. O grafite força, então, a passagem de todo o tarugo através da matriz.
Na Figura 4- 9, a seguir, é representada de esquematicamente a seqüência
básica de operação de uma máquina de extrusão inversa. Onde primeiramente é
posicionado o tarugo (E – billet), em seguida a câmara (C – container ) recua
envolvendo assim o tarugo por completo. Logo após o pistão (F) avança empurrando
o conjunto câmara-tarugo contra o êmbolo fixo porta-matriz (B – die-stand) que
permanece imóvel. A forma da matriz (D – die) define então o perfil extrudado que
sai por dentro do êmbolo fixo. Encerrando assim o processo de extrusão inversa.
Figura 4- 9: Seqüência de operação de uma máquina de extrusão inversa.
II.3
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA
Este processo é caracterizado por empregar um fluido sob pressão para
empurrar o material através da matriz, o que evita qualquer tipo de fricção nas paredes
da câmara (Figura 4- 10). Neste processo, o diâmetro do tarugo é menor que o
diâmetro da câmara, que é preenchida pelo fluido. Como a pressão para a operação de
extrusão é proveniente de um meio fluido, que envolve o tarugo, não há fricção entre
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parede e tarugo. Em geral a pressão transmitida ao tarugo através de um pistão é da
ordem de 1.400 MPa.
Figura 4- 10: Representação esquemática da extrusão hidrostática.
A extrusão hidrostática aumenta a ductilidade do material, portanto materiais
frágeis podem se beneficiar desta forma de extrusão. Este processo caracteriza-se
principalmente por apresentar: baixa fricção, pequenos ângulos de matriz e altas
relações de extrusão.
Em geral é realizada a temperatura ambiente, usando óleo vegetal como meio
fluido, combinando as qualidades de viscosidade e lubrificação. Pode-se também
trabalhar em alta temperatura. Neste caso ceras, polímeros ou vidro são usados como
fluido, que também tem a função de manter o isolamento térmico do tarugo durante o
procedimento de extrusão.
Podem ser extrudados por este método uma grande variedade de metais e
polímeros, formas sólidas, tubos e outras formas vazadas como favo de abelha e
perfis. A extrusão hidrostática vem sendo cada vez mais utilizada industrialmente, a
seguir são relacionadas algumas vantagens e desvantagens deste processo:
VANTAGENS
1. Não há atrito entre o tarugo e a câmara, permitindo que tarugos longos sejam
extrudados sem um aumento correspondente na pressão de extrusão.
2. Como é baixo atrito entre a matriz e o tarugo, podem-se usar ângulos pequenos na
matriz, reduzindo a deformação redundante e a pressão de extrusão, possibilitando
a extrusão de materiais de alta resistência.
3. Dentro de certos limites, os tarugos não precisam ser cilíndricos ou ter dimensões
estreitamente controladas.
4. É possível revestir com metais grandes comprimentos de arames metálicos.
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5. A matriz pode ser apoiada pelo liquido sob alta pressão, podendo obter produtos
de seção complexa com matrizes de paredes finas.
6. O processo é versátil, a fácil substituição das matrizes possibilita a extrusão de
tarugos de seção variada, e até de seção escalonada.
7. A resistência do produto é freqüentemente mais alta que a obtida por extrusão
convencional, devido à ausência de vazios e poros, pois a mesma é realizada sob
grandes tensões compressivas.
DESVANTAGENS
1. Para gerar pressões suficientes (3.000 MPa), ocorre compressão considerável do
fluido, levando ao armazenamento de grande quantidade de energia, reduzindo a
eficiência, alem de ser muito perigoso.
2. A ponta do tarugo deve ser cônica e deve ser pressionada contra a matriz, para
produzir a vedação inicial.
3. A grande dificuldade no controle a velocidade de extrusão, pode levar, a alta
velocidade de extrusão e a um aquecimento e amaciamento do produto, que é
indesejável. Além disso, o produto e o fluido são ejetados violentamente da
câmara, a não ser que haja algum tipo de controle. A falta deste controle da
velocidade muitas vezes leva a instabilidade no fluxo do metal.
4. Durante a produção, a vedação do fluido exige equipamentos auxiliares, no uso de
extrusora horizontal. Um número grande de ciclos repetidos de operação pode
exigir trocas freqüentes do selo entre o pistão móvel e o recipiente fixo, ou, então,
exigir dispositivos especiais de vedação. Isto pode causar fadiga na câmara,
pistão e outras peças.
12
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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III-
TEMPERATURA DE EXTRUSÃO
Vários tipos de metais e ligas podem ser extrudados, o processo pode ser
realizado acima ou abaixo da temperatura de recristalização. Sendo assim, de acordo
com a temperatura de trabalho podemos classificar a extrusão em: extrusão a quente
ou extrusão a frio.
A extrusão é, na maioria das vezes, realizado com a temperatura do metal
acima de sua temperatura de recristalização, principalmente para metais duros, como
o aço. Dependendo da ductilidade do metal o processo pode ser realizado a
frio. Porém, independente da temperatura utilizada no processo os materiais a serem
extrudados devem suportar rigorosas condições de atrito e temperatura.
III.1
EXTRUSÃO A QUENTE
Neste caso o trabalho é realizado a uma temperatura TQ, onde TQ = 0,5 Tf*
para as ligas que não possuem ductilidade suficiente a temperatura ambiente, de forma
a reduzir as forças necessárias. Na Tabela 4- 1, são relacionados alguns materiais
metálicos e suas respectivas faixas de temperatura de extrusão.
O trabalho a quente traz problemas de oxidação do bloco de metal e das
ferramentas de extrusão, sendo assim, a temperatura de trabalho deve ser a mínima
necessária para fornecer ao metal o grau de plasticidade adequado. A deformação
produzida durante a extrusão, pode levar ao aquecimento do metal, portanto, a
temperatura máxima do processo deve ser seguramente inferior à temperatura de
liquação†.
A temperatura do material na zona de deformação depende da velocidade de
deformação e do grau de compressão, logo, um aumento nestes parâmetros leva a um
*
†
Temperatura de fusão do material.
Temperatura em que acontece a fusão do contorno dos grãos.
13
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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aumento na temperatura de extrusão na zona de deformação. Se a temperatura de
extrusão ficar muito próxima à de liquação, o aquecimento produzido pelo atrito e
pela compressão da matriz, poderá atingir a temperatura de fusão e impedir a
fabricação do produto por extrusão.
Tabela 4- 1: Faixa de temperatura de extrusão para alguns metais.
METAL E/OU LIGA
Chumbo
TEMPERATURA (ºC)
200 – 250
Alumínio Puro
535
Alumínio - Cobre
480
Alumínio - Manganês
575 – 625
Alunínio - Silício
450 – 550
Alumínio - Magnésio
535
Alumínio - Magnésio - Manganês
535
Alumínio - Magnésio - Silício
550 – 590
Alumínio - Zinco - Magnésio - Cobre
420 – 470
Cobre e suas Ligas
650 – 950
Magnésio e suas Ligas
345 – 425
Aço e Ligas
875 – 1.300
Ligas Refratárias
975 – 2.200
Na extrusão a quente, as reduções de área conseguidas são da ordem de 20:1,
sedo que materiais mais dúcteis, como o alumínio, podem passar por extrusão tanto a
frio quanto a quente e obtêm reduções de área da ordem de 100:1.
Em geral a extrusão a quente é realizada em prensas hidráulicas horizontais,
especialmente construídas para a esta finalidade. O desgaste do ferramental, que está
sujeito a altas temperaturas e a altas pressões, é o problema principal da extrusão a
quente. Tornado necessário o uso de lubrificantes e proteções na câmara do êmbolo e
da matriz.
Outro problema apresentado pelo processo de extrusão a quente, é o
esfriamento do tarugo na câmara, que pode gerar deformações não-uniformes. Além
disso, quando o tarugo aquecido é coberto por filme de óxido (exceto quando
aquecido em atmosfera inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas
características de fricção e pode gerar um produto de pobre acabamento superficial.
14
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Algumas medidas preventivas podem sanar ou minorar o efeito dos problemas
citados, tais como:
1. Pré-aquecer a matriz antes de realizar o trabalho, de modo a reduzir o efeito de
esfriamento e prolongar a vida da ferramenta.
2. Para melhorar o acabamento superficial, a camada de óxido é removida através do
uso de uma placa, com diâmetro inferior ao da câmara, posicionada sobre o
pistão. Ao extrudar o tarugo, uma casca cilíndrica contendo a camada de óxido
permanece “colada” à parede da câmara. Com isto elimina-se a presença de
óxidos no produto. A casca deve ser posteriormente removida da câmara
A lubrificação é de extrema importância na extrusão a quente. O vidro é
excelente lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas temperaturas. No
processo Séjournet, uma pastilha de vidro é colocada na entrada da matriz. A pastilha
atua como um reservatório de vidro fundido, que lubrifica a interface da matriz
durante a extrusão. Vidro pulverizado sobre o tarugo reduz a fricção da interface
câmara-tarugo.
Para metais com tendência a aderir à parede da matriz, pode-se usar um
revestimento fino de metal macio e de baixa resistência, como cobre ou aço doce. O
procedimento é denominado “jaquetamento” ou “enlatamento”. Além de formar um
superfície de baixa fricção o tarugo fica protegido contra contaminação do ambiente, e
vice-versa no caso de material tóxico ou radioativo.
Outro recurso utilizado para proteger o êmbolo é fazer uso de um bloco de aço
(falso pistão) em contato direto com o pistão, cuja finalidade é proteger o pistão da
temperatura e do abrasão existente na câmara de extrusão. Entre este bloco e o metal
a ser extrudado, comumente se interpõe um pedaço de material suplementar
(geralmente grafite) para forçar a passagem de todo o tarugo através da
matriz. Conforme pode ser observado na Figura 4- 11.
15
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Figura 4- 11: Representação esquemática do processo de extrusão direta a quente.
III.1.1
Produtos Extrudados a Quente
A maioria do material extrudado a quente são peças longas de seção
transversal uniforme, mas podem ser produzidas também peças afuniladas e
escalonadas.
Os exemplos de perfis extrudados, como produtos comerciais são os ornatos,
tiras de alumínio e latão, perfis estruturais, vergalhões, barras e tubos de todas as
formas de alumínio e aço.
Os exemplos de outros perfis extrudados são as válvulas de deslocamento
vertical, cápsulas de projetéis, lâminas de hélices e de turbinas.
A extrusão é mais cara do que a laminação, e portanto formas que podem ser
obtidas por laminação não devem ser extrudadas, mas a operação de extrusão pode
produzir muitas formas que não podem ser obtidas por laminação ou por outros
processos, tais como aquelas com ângulos re-entrantes.
Em alguns casos, a extrusão oferece uma maneira econômica de fazer peças
pequenas em grandes quantidades. Uma engrenagem de bomba é um exemplo. Uma
engrenagem longa é extrudada e logo a seguir cortada em um certo número de
engrenagens individuais. Em outros casos, a extrusão pode ser a maneira mais barata
de fazer peças mesmo em quantidades pequenas. Matrizes para a extrusão são mais
caras, para a maioria dos perfis.
16
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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III.2
EXTRUSÃO A FRIO
Desenvolvida na década de 40 é o processo que combina operações de
extrusão direta, indireta e forjamento. A extrusão a frio, também é conhecida como
extrusão por impacto, prensagem a frio, forjamento a frio, e prensagem por extrusão.
Apesar de alguns metais, tais como o magnésio e o zircônio serem aquecidos a
algumas centenas de graus, antes da extrusão a frio, e mesmo à temperatura ambiente,
metais como o chumbo e o estanho estarem na faixa de recristalização. Normalmente,
a extrusão a frio é efetuada à temperatura ambiente, e ela é mais rápida que a extrusão
a quente, o calor liberado eleva a temperatura do metal a várias centenas de graus, por
poucos instante.
As pressões de extrusão a frio variam entre 350 a 700 MPa para os metais
moles e até 3.000 MPa para alguns aços carbono e valores ainda maiores para o aço
liga e o titânio. Na maioria das vezes, são utilizadas prensas mecânicas verticais, pois
estas são rápidas e simples, porém para peças grandes de longos cursos são utilizadas
prensas hidráulicas.
É grande importância o uso de uma lubrificação eficiente para facilitar o
escoamento do metal a pressões elevadas. Óleos e gaxas são alguns dos lubrificantes
principais. Para extrudar o aço e outras ligas de alta resistência a frio, verificou-se ser
necessário aplicar um revestimento de fosfato de zinco ou de cobre. Esse material não
é lubrificante, mas age a fim de manter o lubrificante na superfície.
Vários princípios devem ser considerados ao planejar-se a utilização do
processo de extrusão a frio, como por exemplo:
1. O projeto das peças e das matrizes deve ser tal que o metal se deforme apenas por
esforços de compressão, visto que tensões de tração ou combinadas podem levar à
fratura;
2. A deformação do metal deve ser processada de modo uniforme; por exemplo, a
base de uma extrusão direta não deve ser mais fina que a espessura da parede.
A matéria prima utilizada na extrusão a frio são tarugos cortados de barras
laminadas, fios ou chapas. Os tarugos menores que 40 mm de diâmetro são cisalhados
e tem suas bordas ajustadas por retificação. Diâmetros maiores são usinados a partir
de barras, com comprimentos específicos. Embora componentes extrudados a frio
sejam em geral mais leves, fabricam-se componentes de até 45 kg e com
comprimentos de até 2 m. Metais obtidos por metalurgia do pó também podem ser
extrudados a frio.
17
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VANTAGENS
A extrusão a frio é comparável com a estampagem profunda de chapas
metálicas, para confecção de taças e cápsulas profundas. A operação de extrusão tem
a vantagem de exigir menor número de operação (estágios) e ferramentas mais
baratas. Por exemplo, uma lata redonda de 50 mm de diâmetro e 400 mm de
profundidade pode ser extrudada em uma única operação mas deve ser estampada em
mais do que seis operações.
A ferramenta para essa extrusão custa em um terço, no máximo, daquela da
ferramenta para o embutimento (repuxo), embora uma matriz de compressão custa
acima de 50% mais do que uma matriz de embutimento.
A operação de extrusão a frio é competitiva com a operação de fundição e o
forjamento para algumas peças. Pois as peças extrudadas são mais leves e mais fortes
do que peças fundidas. As tolerâncias são mais rigorosas e são exigidas menos
usinagens para peças extrudadas.
Na extrusão a frio, o material endurece por encruamento durante a
deformação, que leva a melhora das propriedades mecânicas do material, sendo assim,
metais mais baratos podem, algumas vezes, ser usados para produzir peças
extrudadas.
Dentre as várias vantagens apresentadas pela extrusão a frio se comparada com
a extrusão a quente, podemos destacar:
1. A extrusão a frio é rápida, podendo produzir peças acabadas em poucas operações.
2. Apresenta um elevado controle das tolerâncias, requerendo pouca ou nenhuma
operação posterior de acabamento.
3. Melhora o acabamento superficial, devido em parte pela não existência de camada
de óxido, desde que a lubrificação seja eficiente.
4. Produz peças em grandes quantidades com baixo preço de custo, causando pouco
desperdício de material. Alguma máquinas são capazes de produzir mais de 2.000
partes extrudadas por hora.
5. Produz peças com pequenos raios de adoçamento sem a necessidade de apresentar
ângulos de saída.
6. Não há necessidade de pré-aquecimer do tarugo, e em alguns casos dispensa
tratamento térmico.
7. O custo das ferramentas, em muitos casos, são relativamente mais baratas.
8. A extrusão a frio melhora as propriedades mecânicas de um metal, em função do
encruamento do mesmo, como, também, produz peças de formas
18
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específicas. Caso o calor gerado pela deformação não leve a recristalização do
metal, uma liga de alumínio, por exemplo, com uma resistência à tração de
100 MPa pode ter sua resistência, após a extrusão a frio, elevada a 270 MPa.
DESVANTAGENS EM RELAÇÃO A EXTRUSÃO A QUENTE
As limitações da extrusão a frio são as seguintes:
1. Apenas os materiais mais macios e de formas simples podem ser trabalhados
economicamente, por este processo.
2. Os equipamentos disponíveis apresentam capacidade para produzir peças
pequenas e médias.
3. A relação entre o comprimento e o diâmetro da peça é muito restrita. Pois a
magnitude da tensão no ferramental de extrusão é muito alta, especialmente para
trabalhar peças de aço.
4. O êmbolo e a matriz de extrusão devem apresentar uma dureza muito alta, a
dureza do êmbolo varia de 60 a 65 HRc e a da matriz de 58 a 62 HRc.
III.2.1
Produtos Extrudados a Frio
O processo tem sido utilizado na indústria, em especial para fabricação de
ferramentas e componentes de automóveis, motocicletas, bicicletas, acessórios e
equipamento agrícola. Atualmente vem sendo desenvolvida a extrusão de peças de
aviões, utensílios domésticos e etc. a partir de ligas de alumínio de alta resistência,
ligas de cobre, aço e o titânio. A seguir são relacionadas algumas vantagens e
desvantagens deste processo:
Exemplos de peças extrudadas a frio são as latas, carcaças de extintores de
incêndio, guarnições e braçadeiras para aviões, pistões de alumínio para os motores a
explosão, cápsulas de projéteis, motores e cabeçotes de foguetes, cilindros hidráulicos
e de amortecedores, pinos de êmbolo, etc..
Exemplos podem ser observados na Figura 4- 12, a seguir:
Figura 4- 12: Exemplo de produtos extrudados a frio.
19
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Produtos como, invólucro de velas de ignição, capas de mancal, capas de
juntas esféricas, pinos de pistões, porcas de rodas, retentores de molas de válvula etc.,
de aços-carbono, de carbono até aproximadamente 0,20%, são muito fáceis de
extrudar a frio.
Porém a medida que o teor de carbono cresce, a extrusão a frio toma-se mais
difícil. Os aços de carbono mais elevado exigem um tratamento térmico de
esferoidização, para conferir ao metal estrutura mais adequada à extrusão. Com esses
aços de carbono mais elevado, produz-se, por extrusão a frio, apoios de suspensão
dianteira, porcas, eixos de motores e geradores, forquilhas de junta universal etc.
Em aços-liga, empregados quando se deseja tratar termicamente ou cementar,
são ainda mais difíceis de extrudar a frio e a esferoidização prévia é quase sempre
necessária. Com esses aços são produzidos buchas, pistões, eixos, parafusos,
invólucros de esferas, roscas-sem-fim de mecanismos de direção, pinos, porcas,
roletes etc.
III.2.2
Tipos de Extrusão a Frio
Na extrusão a frio faz-se uso de técnicas combinadas, como a do tipo Hooker,
para a produção de objetos longos e ocos e o processo conhecido pelo nome de
ironing, em que se procura, mediante pressão radial, dimensionar as peças dentro das
tolerâncias exigidas. A técnica ironing é basicamente idêntica á empregada no
estiramento de tubos com um mandril móvel. Na Figura 4- 13 podem ser observadas
de forma esquemática o processo de extrusão direta a frio tipo Hooker e tipo ironing.
(a)
(
b)
Figura 4- 13: Processo de extrusão direta a frio tipo Hooker (a) e tipo ironing (b).
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Até recentemente, um produto obtido pela extrusão a frio, era a de tubos de
pasta dental e de outros tubos similares, partindo do alumínio mole, do chumbo, do
estanho e do zinco. Para executar esta operação, o metal era colocado no fundo de
uma cavidade fechada, e um punção atinge rapidamente e o metal jorra em torno do
punção, a fim de formar o tubo. O tubo é descarregado quando o punção
recua. Devido à rápida ação de impulso, esta operação é chamada de extrusão por
impacto.
EXTRUSÃO POR IMPACTO
É semelhante a extrusão indireta, neste processo o punção desce rapidamente
sobre o tarugo que é extrudado para trás ou inversamente. A espessura da seção
extrudada é da pela folga entre o punção e a cavidade da matriz. Na Figura 4- 14, é
representada de forma esquemática a seqüência de etapas da extrusão por impacto de
uma peça.
(a)
(b)
(c)
Figura 4- 14: Representação esquemática da extrusão por impacto.
Na Figura 4- 15, é representada de forma esquemática um êmbolo e uma
matriz utilizados na extrusão por impacto.
21
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(a)
(b)
Figura 4- 15: Êmbolo (a) e matriz (b) utilizados na extrusão por impacto.
A maioria dos metais não ferrosos podem ser extudados por impacto, usandose prensas verticais e com taxas de produção de até duas peças por segundo. Tubos de
pastas dental e assemelhados, que são peças descartáveis, podem-se obtidos com
diâmetros de até 150 mm. O processo permite produzir, ainda, seções tubulares de
paredes muito finas (relações de diâmetro/espessura da ordem de 0,005). Sendo
assim, a simetria da peça e concentricidade do punção são fatores importantes.
22
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IV-
EQUIPAMENTOS
Os equipamentos utilizados são geralmente hidráulicos, empregando-se
prensas, comumente na horizontal que variam de 200 a 25.000 toneladas, e que pode
adotar o sistema de acionamento hidropneumático ou oleodinâmico.
Além da prensa, temos como equipamentos auxiliares incluem-se vários tipos
de tornos para pré-aquecimento de tarugos e grandes fornos de tratamento térmico de
perfis. Igualmente incluídos na planta de extrusão estão os equipamentos para
esticamento, transporte e corte dos produtos extrudados.
IV.1
MÁQUINA DE EXTRUSÃO
Normalmente a extrusão a quente é efetuada em prensas hidráulicas
horizontais especialmente construídas para a esta finalidade. Os tamanhos comuns de
prensas de extrusão têm capacidade nominal entre 250 a 5.500 toneladas, mas alguns
projetos em anos recentes atingiram até 25.000 toneladas.
Sendo que, prensas hidráulicas horizontais com capacidade de força de 1.500 a
2.500 toneladas são usadas para produzir a maior parte dos extrudados de alumínio
utilizados no mundo. Prensas com capacidades de até 15.000 t são utilizadas para
empurrar perfis de grande dimensão ou complexidade geométrica, bem como perfis
produzidos com ligas de alta resistência mecânica.
A prensa de extrusão é essencialmente um conjunto cilindro-pistão hidráulico,
em que o cilindro necessita de constante alimentação de líquido sob pressão. A
alimentação do cilindro pode se dar com auxílio de uma bomba hidráulica, que
mantém a velocidade do pistão necessária à extrusão, ou com o emprego de um
acumulador de pressão. No primeiro caso, a alimentação, e conseqüentemente o
acionamento, são do tipo oleodinâmico e, no segundo caso, é do tipo
hidropneumático.
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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No primeiro tipo de alimentação, a oleodinâmica, o fluido (no caso, óleo
hidráulico) é mantido no cilindro sob pressão constante, com auxílio de uma bomba
de vazão regulável, em função da velocidade de extrusão, cujas principais
características a serem consideradas são: a pressão máxima atingida e a velocidade de
resposta ao comando da velocidade de alimentação. Já no segundo, a alimentação
hidropneumática, adota-se um acumulador de pressão variável, que é um câmara sob
pressão, contendo um líquido (água com pequeno teor de óleo em emulsão para
reduzir a ação corrosiva da água sobre a câmara) pressionado por um gás (ar). A
resposta que se obtém nesse sistema de acionamento é de elevada velocidade.
A máquina que adota um sistema de acionamento e alimentação oleodinâmica
com vazão regulável é a mais adequada à extrusão de metais não-ferrosos, que
requerem uma velocidade de extrusão com pequena variação para não surgir defeitos
nas peças extrudadas. A potência da bomba nesse sistema é substancialmente
maior. Nas máquinas com acionamento hidropneumático, devido ao sistema de
acumulador de pressão, a bomba poderá ser de potência menor, pois a pressão
máxima não é necessária durante todo o ciclo de extrusão. Essas máquinas, no
entanto, não podem ser aplicadas aos metais mais sensíveis às variações de velocidade
de extrusão (como o alumínio e suas ligas).
Além do conjunto pistão-cilindro hidráulico, e do sistema acoplado de
alimentação do fluido sob pressão. Deve-se considerar as seguintes partes básicas da
máquina de extrusão: pistão de extrusão, câmara e camisa, conjunto suporte da
ferramenta (fieira ou matriz) e estrutura.
O componente que concentra todo o esforço da máquina de extrusão é o
êmbolo de extrusão, que é solidário ao êmbolo do cilindro hidráulico, por este motivo
este deve ser fabricado em aço-liga resiste ao calor. Esse êmbolo é trocado por outros
de dimensões diferentes (mais particularmente, de diâmetros diferentes), em função
das dimensões dos tarugos e peças extrudadas.
A câmara recebe o tarugo aquecido que deve ser extrudado sob ação do
êmbolo de extrusão. Pode ser constituído de duas partes coaxiais, sendo que a parte
interna, que entra em contato com o tarugo, denomina-se camisa interna da câmara. A
camisa sofre a ação dos esforços de compressão e de atrito em temperaturas elevadas,
sendo, como decorrência, submetida a uma ação de desgaste constante. Devem ser
tomados cuidados especiais na montagem das duas partes (que é feita a quente para
permitir interferência a frio) para evitar o aparecimento de fissuras decorrentes dos
níveis de tensão indevidamente elevados que podem surgir nessa montagem.
Os materiais que constituem a câmara e a camisa são aços-liga resistentes ao
calor, pois tais componentes são mantidos constantemente a uma temperatura elevada
por um sistema de aquecimento elétrico, necessário para proceder a operação de
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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extrusão a quente do tarugo (o tarugo, que é previamente aquecido em fornos, tem a
sua temperatura mantida na câmara por esse sistema de aquecimento elétrico por
resistência ou indução).
Na Figura 4- 16, é representado de forma esquemática uma máquina extrusora
utilizada na extrusão direta, onde a mesma possui os seguintes componentes
mecânicos.
1. Cabeça do êmbolo principal
12. Perfil extrudado
2. Trancha
13. Êmbolo principal
3. Cilindro principal
14. Talão
4. Êmbolo empurrador
15. Bucha da câmara
5. Disco de pressão
16. Encosto próprio da ferramenta
6. Tarugo ou lingote
17. Carcaça da ferramenta
7. Transportador
18. Encosto
8. Recipiente ou Câmara
19. Porta-ferramenta
9. Matriz
20. Encosto
10. Pacote da ferramenta
21. Anel de pressão
11. Platen (túnel de saída)
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
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Figura 4- 16: Representação esquemática de uma extrusora.
Os componentes que fazem parte do conjunto suporte da fieira ou matriz são:
apoio da fieira ou contra matriz, porta-fieira e encaixe do porta-fieira. Tem como
finalidade aumentar a resistência mecânica, posicionar e facilitar a troca da fieira ou
matriz. Como esses componentes não entram em contato direto com o metal
aquecido, podem ser fabricados em aços-liga de custo menor que os aços-liga
resistentes ao calor. Na Figura 4- 17, é representado o detalhamento do conjunto
suporte de fieira.
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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Figura 4- 17: Detalhamento do conjunto suporte de fieira ou matriz.
A estrutura da máquina é constituída, na prensa de extrusão horizontal
comumente encontrada, de uma base para suporte de todos os componentes, exceto do
sistema de alimentação que fica à parte da estrutura. Numa extremidade dessa base se
apóia o conjunto do cilindro hidráulico e do êmbolo de extrusão; na outra extremidade
se encontra, solidariamente, a câmara, o conjunto suporte da fieira ou matriz e a disco
de pressão de apoio terminal, esta última acoplada ao conjunto do cilindro hidráulico
por dois tirantes superiores.
A máquina de extrusão industrial, Figura 4- 18, é bem mais complexa,
apresentando outros sistemas auxiliares e componentes complementares das partes
descritas, tais como, por exemplo, cilindros hidráulicos de retrocesso do êmbolo,
sistema de corte da barra extrudada e retirada do resto do tarugo da câmara, sistema
de controle e comando dos conjuntos hidráulicos e do aquecimento da câmara. São,
no entanto, sistemas e componentes que conferem à máquina melhores condições de
operação e mais produtividade, mas a natureza do princípio básico de funcionamento,
acima descrito, não se altera.
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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Figura 4- 18: Máquina extrusora horizontal.
IV.2
EQUIPAMENTOS COMPLEMTARES
Um equipamento complementar, indispensável à máquina de extrusão, é o
forno de aquecimento dos tarugos ou lingotes. Esses fornos podem ser de diversos
tipos, de acordo com os sistemas de aquecimento por combustível ou elétricos. Os
fornos devem ter a capacidade de aquecer uniformemente o tarugo (ou lingote), sem
ou com pouca oxidação superficial. O forno que melhor atende às condições de
aquecimento uniforme é o forno elétrico à indução magnética, que apresenta ainda a
possibilidade de controle e leitura precisa da temperatura. A ausência de oxidação
superficial é obtida com o uso da atmosfera controlada no forno de aquecimento.
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
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V-
FERRAMENTA DE EXTRUSÃO
As ferramentas para extrudar, ou fieiras como também são chamadas, podem
apresentar diversos tipos de perfis, sendo que para determinar este, deve-se analisar o
tipo do metal a ser trabalhado e a experiência já acumulada em cada condição de
trabalho. Como as reduções de secções são normalmente acentuadas, porém os
ângulos de abertura das ferramentas são grandes, atingindo o valor de 180ºC. Da
mesma forma que a trefilação, no caso do processo de extrusão também existe um
ângulo ótimo de abertura da ferramenta, também conhecido como ângulo de
trabalho. Porém no processo de extrusão, esse ângulo é determinado com maior
dificuldade, devido a forte influência das incertas condições de atrito existentes e
criadas pela movimentação do tarugo na câmara de extrusão, pela elevada tensão de
compressão contra a câmara e pelas condições superficiais e de lubrificação do tarugo
e da câmara.
As condições que devem ser observadas na determinação dos perfis são:
1. Propriedades do metal a ser extrudado;
2. Tolerâncias de distorção no extrudado;
3. Níveis das tensões aplicadas;
4. Contração térmica no extrudado;
5. Escoamento uniforme e equilibrado do metal pela matriz.
No processo de extrusão os perfis apresentam ângulo reto, ao contrário do que
no processo de trefilação, e podem ser observados na Figura 4- 19, a seguir.
29
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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Figura 4- 19: Tipos usuais de perfis de ferramentas de extrusão.
Os tipos de ferramentas com ângulos de entrada mais acentuados e com 120º a
160º são usados comumente para a extrusão de tubos. Os tipos de formato mais
complexo são usados para metais duros (Figura 4- 19d) e para reduzir os esforços na
matriz (Figura 4- 19e).
O material da ferramenta de extrudar deve ser um aço ligado com a
característica de manter elevada dureza (44 a 45 RC), obtido no tratamento térmico de
têmpera e revenido, em temperatura de trabalho que podem atingir níveis de 600ºC ou
mais. O metal-duro é usado como material da ferramenta quando as quantidades de
metal a extrudar são suficientemente elevadas, para justificar um custo maior da
ferramenta, e também para produzir perfis especiais e de dimensões não muito
elevadas.
Entretanto o metal-duro, sendo um material de elevada fragilidade, necessita
ser embutido num suporte de aço, que eleve a resistência do conjunto às solicitações
mecânicas e térmicas. Quanto aos aços ligados para ferramentas, os cuidados
especiais se concentram particularmente no tratamento térmico para evitar a criação
de tensões internas elevadas que possam conduzir ao empenamento ou fissuramento
da ferramenta. A usinagem de ferramenta é comumente realizada pelo processo de
eletro-erosão.
30
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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V.1
PROJETO DE MATRIZES E MATERIAIS
O projeto de matrizes requer experiência considerável. Dois exemplos de
configurações são mostrados na Figura 4- 20.
Figura 4- 20: Representação esquemática de matrizes de extrusão.
Os diferentes tipos de matrizes tem suas características, que podem produzir
um perfil extrudado de boa ou má qualidade. Para tanto alguns quesitos devem ser
levados em consideração para o bom projeto de uma matriz, em linhas gerais estes são
mostradas na Figura 4- 21, a seguir. Destacam-se: procurar simetria da seção
transversal, evitar cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção
transversal.
Figura 4- 21: Secção transversal de um produto extrudado.
Cabe lembrar que, um pequeno raio de concordância é colocado na entrada
para evitar a quebra ou deformação da ponta aguda, em condições de elevadas
pressões, e para evitar o aparecimento de fissuras superficiais nos extrudados de
metais duros, embora com raio de concordância o nível de tensão em geral se
eleve. São feitas as seguintes recomendações:
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1. Para metais tenazes (como o cobre e as ligas de cobre- níquel e níquel cobre),
extrudados em diâmetros de cerca de 25 mm, utiliza-se raios de 2 a 5 mm para o
cobre, 4 a 8 mm para a liga cobre-níquel e 10 a 15 mm para a liga níquel-cobre;
2. Para o alumínio e suas ligas, os raios são de 1 a 2 mm, ou seja, praticamente com
canto vivo; além disso, para essas ligas, a parte cilíndrica é pequena e a abertura
de saída é feita em ângulo grande para facilitar o movimento do extrudado, pois o
alumínio tem uma tendência para aderir à superfície da ferramenta
(eventualmente, pode-se evitar a aderência cromando-se a superfície da mesma);
3. Uma parte cilíndrica grande eleva a resistência e a vida da ferramenta mas
restringe o fluxo do metal; esta deve ter portanto um comprimento de 5 a 12 mm
para os diâmetros de 25 mm e maior para os diâmetros maiores e para os metais
mais dúcteis.
Os materiais para matrizes de extrusão a quente são usualmente aços
ferramenta para trabalho a quente. Revestimentos como zircônio podem ser aplicados
para prolongar a vida das matrizes, especialmente em matrizes para produção de tubos
e barras.
V.2
FIERIA OU MATRIZ DE EXTRUSÃO DE PERFIS TUBULARES
As matrizes (ferramentas de extrusão) que executam perfis tubulares devem
fazer parte de um ferramental que possua câmara de fusão, local onde ocorre a solda
das camadas de metal necessária para fazer o “oco” do perfil. Portanto, a seção
transversal de perfis tubulares, quando polida e convenientemente atacada com
determinado agente químico, apresentara áreas de solda, que podem se constituir em
locais de fragilidade do perfil. O que ocorre no interior da câmara e da matriz durante
a extrusão de um perfil tubular pode é representado esquematicamente na Figura 422, a seguir.
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Figura 4- 22: Representação do fluxo de metal durante a extrusão de tubos.
Na Figura 4- 23, é representado o detalhamento do conjunto suporte de fieira.
Figura 4- 23: Detalhamento do conjunto suporte de fieira ou matriz.
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VI-
CÁLCULOS
DOS
ESFORÇOS
BÁSICOS
ENVOLVIDOS
NO
PROCESSO
VI.1
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS
Os parâmetros geométricos da extrusão são:
− O ângulo da matriz α;
− A relação de extrusão, que é o quociente entre a áreas das seções transversais do
tarugo A0 e do produto extrudado Af;
− O diâmetro do círculo circunscrito (DCC), que é o diâmetro do menor círculo no
qual se inscreve a seção transversal. Conforme é representado na Figura 4- 24, a
seguir
Figura 4- 24: Representação do diâmetro do círculo circunscrito (DCC).
A complexidade da extrusão é medida pela relação entre o perímetro da seção
do produto extrudado e a área da seção transversal. Esta relação é demominada fator
de forma.
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VI.2
PARÂMETROS FÍSICOS
A
Força de Extrusão → F = A0 K ln 0
A
 f




Os valores de K são dados na Figura 4- 25, a seguir, para o campo usual de
temperatura.
Figura 4- 25: Constantes de extrusão para metais em várias temperaturas.
VI.3
PRESSÃO DE EXTRUSÃO
A pressão de extrusão Pe é dada por:
Pe = Pm + Pr
onde Pm é a pressão na região da ferramenta e Pr é a pressão na região do recipiente
PRESSÃO NA REGIÃO DA FERRAMENTA
(
Pm = σ 0 (1 + B ) / B 1 − R B
)
B = µ cot gα
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R=
A0
A
onde:
σ 0 - limite de escoamento do material na temperatura de extrusão
µ - coeficiente de atrito na interface ferramenta-peça
α - semi-ângulo da ferramenta
R - relação de extrusão
A0 - área da seção tranversal do tarugo
A - área da seção transversal da barra extrudada
PRESSÃO NA REGIÃO DO RECIPIENTE
Pr = 4τ f L / D
onde:
τ f - tensão de cisalhamento na interface tarugo revestimento interno do recipiente
L - comprimento do recipiente
D
VI.4
- diâmetro do recipiente
OUTRAS VARIÁVEIS DO PROCESSO
-
Temperatura do tarugo
-
Velocidade de deslocamento do pistão
-
Tipo de lubrificante
O fluxo do material determina a qualidade e as propriedades mecânicas do produto
final
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VII-
ETAPAS DO PROCESSO DE EXTRUSÃO
O metais mais duros, como o aço, passam normalmente pelo processo de
extrusão a quente. Esse processo envolve as seguintes etapas:
1º- Fabricação de lingote ou tarugo de seção circular;
2º- Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo;
3º- Transporte do lingote ou tarugo aquecido para a câmara de extrusão. Essa etapa
deve ser executada o mais rapidamente possível para diminuir a oxidação na
superfície do metal aquecido;
4º- Execução da extrusão: com o tarugo aquecido apoiado diante da câmara de
extrusão, o pistão é acionado e o material é empurrado para o interior da
câmara. Conforme a seqüência de operações a), b), c) e d), da Figura 4- 26, a
seguir;
a) Alimentação da prensa
b) Início da extrusão com avanço do pistão
c) Fim da extrusão
d) Retirada da ferramenta e do extrudado com o resíduo do tarugo
a)
b)
c)
d)
Figura 4- 26: Etapas da extrusão de um lingote.
37
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5º- Fim da extrusão: o pistão recua e a câmara se afasta para a retirada do disco e da
parte restante do tarugo, conforme Figura 4- 27, a seguir.
Figura 4- 27: Recuo do pistão e corte do resíduo do tarugo.
6º- Remoção dos resíduos de óxido com o auxílio de disco raspador acionado pelo
pistão, conforme Figura 4- 28, a seguir.
Figura 4- 28: Retirada da casca do tarugo com avanço do punção usando o disco de
raspagem.
O lingote para extrusão apresenta uma superfície praticamente isenta de
oxidação, devido à forma com que é produzido: a fundição do lingote se dá em
coquilhas verticais que apenas permitem o contato do metal-líquido com o meio
ambiente na parte superior, que é cortada após a solidificação.
O tarugo para extrusão, obtido do processo de laminação, apresentará uma
superfície mais irregular, e com maior intensidade de oxidação, se o lingote inicial
para o trabalho mecânico não tiver sido usinado por fresamento para eliminar a
oxidação. No processo de extrusão, porém, pode-se adotar um pistão de diâmetro
inferior ao diâmetro do tarugo, de maneira que o pistão possa penetrar por dentro do
tarugo deixando uma casca superficial contendo as irregularidades e os óxidos
formados nos processos anteriores ou no aquecimento para a extrusão.
Da mesma forma que, após a extrusão do tarugo, retira-se a casaca deixada no
recipiente, deve-se também remover o fundo ou resíduo do tarugo (ou lingote) nãoextrudado. Esse resto de tarugo (cerca de 12% do comprimento) não é extrudado
porque provoca um fluxo de metal irregular, que reduz a qualidade do produto: o
defeito que surge no extrudado se manifesta na forma de um furo interno.
O tarugo (ou lingote) inicialmente é aquecido no forno (preferencialmente
forno elétrico de indução, pela melhor qualidade obtida quanto à uniformidade de
aquecimento e rapidamente transportado para o recipiente, restringindo-se assim ao
máximo o contato com o meio ambiente (para evitar um a oxidação superficial
intensa). O tarugo é colocado num apoio diante do recipiente e o pistão é acionado
de encontro ao tarugo, instalando-o no interior do recipiente. Entre o pistão e o tarugo
coloca-se um disco metálico para evitar a soldagem do pistão no tarugo em virtude
das temperaturas e pressões elevadas. A presença do disco, de diâmetro próximo ou
inferior ao da camisa (de acordo com a intenção de se deixar ou não formar uma
38
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casca), cria um motivo a mais para se deixar um resto de tarugo sem extrudar, que é o
de se evitar que o disco atinja a ferramenta de extrudar.
Após o pistão ter completado o curso de extrusão, o recipiente se afasta para a
retirada do disco e dos resto de tarugo, que será cortado do extrudado, e o pistão, por
sua vez, será recuado. Antes da colocação de um novo tarugo para a extrusão,
procede-se a remoção dos resíduos de óxido na camisa com auxílio de outro disco
raspador acionado pelo pistão. Mesmo para prensas relativamente grandes (cerca de
2.000 t) o tempo (cerca de 60 segundos) para o ciclo completo de extrusão é pequeno.
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VIII-
CONTROLE DE PROCESSO DE EXTRUSÃO
Um número grande de fatores exercem influência no processo de extrusão e a
análise dessa influência é complexa em face dos efeitos de interação entre eles, das
dificuldades teóricas de se isolarem os efeitos para análise e das dificuldades
experimentais referentes à natureza do material metálico (que exige elevadas
temperaturas e elevada tensão de trabalho e não permite, com facilidade, o
acompanhamento da evolução do ciclo do processo).
As técnicas experimentais podem ser utilizadas em duas áreas de estudo do
problema:
1ª) Análise das propriedades mecânicas e características metalúrgicas do material
metálico, na forma de matéria-prima (lingote fundido ou tarugo laminado) e na
forma do produto final (barra ou perfil extrudado).
2ª) Análise das condições de processamento ligadas ao desempenho da máquina de
extrusão e ao comportamento do material durante o processo de extrusão.
Na primeira área são aplicadas técnicas convencionais de ensaios mecânicos e
de exame metalográfico, incluindo-se observação de defeitos provenientes da falta de
homogeneidade e de continuidade do material, bem como a verificação de
regularidades dimensionais. Determinam-se a composição química (elementos de
liga e impurezas da matéria-prima e do produto extrudado), as propriedades
mecânicas (de resistência e de ductilidade principalmente do produto extrudado), as
dimensões (regularidade do diâmetro ao longo do extrudado, ovalização e variação
deste, ou seja, a tolerância dimensional do diâmetro e a presença de defeitos
(porosidades, escamas, cascas de óxidos, inclusões e vazios internos na matéria-prima
e no extrudado).
Para análise das condições de processamento é muito importante a observação
da maneira como ocorre o fluxo ou escoamento do material no recipiente e através da
ferramenta de extrusão. Essa observação exige aplicação de técnicas especiais para
uma análise quantitativa das deformações, que em resumo consiste no seguinte:
40
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1ª) O tarugo (ou lingote) é cortado longitudinalmente e é usada, nos seus planos
diametrais, uma quadrangular de sulcos;
2ª) Após essa inscrição, as duas partes são reunidas colocando-se no meio uma
substância refratária (argila ou grafita) para facilitar a separação posterior à
extrusão;
3ª) As partes reunidas e presas por grampos são aquecidas à temperatura de extrusão e
colocadas justapostas, sem grampos, no recipiente da máquina de extrusão,
cuidando-se para manter um ajuste preciso entre as partes;
4ª) Executa-se a extrusão parcial ou totalmente, e as partes extrudadas conjuntamente
são depois separadas – é analisada então a deformação da rede de sulcos.
Essa análise é das mais completas e pode ser secundada por análises
macrográficas qualitativas através da observação da “fibração” formada pelas
inclusões e segundas fases (de natureza mecânica) ou pela orientação dos grãos
(cristalográfica).
A análise da deformação pode ser ainda realizada com o emprego de materiais
plásticos transparentes contendo esferas pequenas e coloridas, que, após a
deformação, transformam-se em elipsóides. Nesse caso, no entanto, a transposição
dos resultados para o material metálico exige o uso da teoria da simulação.
Associado à análise da deformação, estão as determinações das condições de
operação da máquina, em que se tornam necessárias as medições da força ou pressão
de extrusão, da velocidade de extrusão (regularidade de intensidade) e da temperatura
do tarugo (ou lingote), do recipiente de extrusão e do perfil da ferramenta.
As condições de operação dos tratamentos prévios também precisam ser
controladas: na preparação da matéria-prima (por fundição ou laminação) no
tratamento de recozimento (com controle de tempo, temperatura e atmosfera do forno
de tratamento).
O objetivo da análise dos fatores de influência é encontrar as condições de
trabalho mais favoráveis e que conduzem à obtenção de um produto de qualidade e
custo especificados. De uma forma geral, procura-se obter as seguintes condições:
i.
matéria-prima de composição e estrutura homogênea e com propriedades
mecânicas elevadas;
ii.
temperatura de trabalho baixa para poupar energia, evitar o desgaste acentuado
dos componente da máquina (recipiente e ferramenta principalmente) e reduzir
o ataque corrosivo do tarugo;
41
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
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iii.
pressão de trabalho baixa para poupar energia, reduzir a robustez e o custo de
aquisição da máquina e evitar o desgaste acentuado dos componentes da
mesma;
iv.
velocidade de trabalho elevada para aumentar a produtividade e reduzir o
resfriamento do tarugo no recipiente;
v.
extrudado de qualidade mecânica e metalúrgica suficientemente elevada para
atender aos requisitos de uso especificados.
Contudo, como essas indicações para a operação apresentam aspectos
contraditórios, deve-se procurar estabelecer condições para que os diferentes fatores
de influência possam ser mantidos sob controle e em níveis ótimos de equilíbrio entre
si.
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IX-
CLASSIFICAÇÃO DOS PRODUTOS EXTRUDADOS
A classificação dos produtos extrudados é realizada de acordo com a forma de
secção transversal. Então os produtos são: barras (redondas, quadradas, hexagonais
etc.), arames, tubos e perfis (ocos ou maciços) de formas diversas.
Os materiais metálicos mais comumente extrudados são o alumínio, o cobre e
suas ligas mas, outros metais não-ferrosos, de aplicação mais restrita, podem ser
também extrudados. Tubos e barras de aço podem ser produzidos pelo processo de
extrusão, mas isso ocorre de forma limitada pelas dificuldades operacionais. Esses
materiais (aços-carbono, aços inoxidáveis e alguns aços-liga) exigem elevadas
temperaturas e pressões de trabalho que criam dificuldades de lubrificação e, em
conseqüência, impõem baixas velocidades de trabalho e pequenas reduções.
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X-
DEFEITOS TÍPICOS DE PRODUTOS EXTRUDADOS
Os defeitos que podem aparecer nos produtos extrudados, em função dos
diversos fatores de influência referentes ao material, mas principalmente às condições
de operação, são os seguintes:
a) vazios internos na parte final do extrudado, decorrentes ao problema, já analisado,
do modo de escoamento; uma velocidade de extrusão muito grande,
principalmente ao final do processo, pode acentuar a presença do defeito;
b) trincas de extrusão, de direção perpendicular à direção de extrusão, decorrentes de
defeitos no lingote ou no tarugo, ao ser empregada uma temperatura de trabalho
muito alta, associada ou não a uma velocidade elevada de extrusão;
c) escamas superficiais, ocasionadas pela aderência de partículas de material duro na
superfície das ferramentas, provenientes da ação de desgaste ou da quebra de
camadas superficiais do recipiente de extrusão; esse defeito pode ser causado
também pelo desalinhamento do pistão ou por excessiva temperatura de trabalho;
d) riscos de extrusão, causados por irregularidades superficiais na ferramenta ou por
resíduos de óxidos metálicos retidos em sua superfície;
e) inclusão de partículas de material estranho, que são arrastadas longitudinalmente,
dando uma aparência de manchas provocadas por raspagens;
f) bolhas superficiais provenientes de gases retidos na fundição do lingote para
extrusão ou no tratamento térmico de aquecimento para a mesma;
g) marcas transversais, provocadas pela parada da prensa e retomada do movimento;
h) manchas e perdas de cores, decorrentes da oxidação e contaminação superficial
com substâncias estranhas ou provenientes do lubrificante.
Além desses defeitos, pode-se ainda mencionar aqueles provenientes da falta
de homogeneidade estrutural, como granulação mais grosseira na superfície, ou
segregações, provocadas pelos processos de preparação do lingote por fundição (ou
tarugo por laminação) ou pela falta de uniformidade de temperatura através da seção
transversal durante a extrusão. Apresentaremos abaixo uma classificação dos
44
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defeitos de natureza superficial nos extrudados em geral, de acordo com o motivo
causador, que se resume no seguinte:
1º) defeitos decorrentes da geometria do lingote;
2º) defeitos decorrentes do estado da superfície do lingote (cavidade alongada, marcas
longitudinais, pregas duplas);
3º) defeitos decorrentes da lubrificação (ondulações e marcas pontuais);
4º) defeitos decorrentes do metal (marcas tipo “tronco de palmeira”, trincas e sulcos);
5º) defeitos decorrentes do desgaste da ferramenta.
O defeito denominado como “falta de coesão interna na forma de V”, Figura
4- 29), que na nomenclatura inglesa é conhecido como central burst ou chevroning, e
na francesa como chevron, pode ocorrer na conformação através de um canal cônico,
como é usual na extrusão (e na trefilação) dependendo da combinação de fatores de
influência, como redução de seção, ângulo do cone (da ferramenta), atrito e
características do metal. Esse defeito se apresenta de forma periódica ao longo do
extrudado e pode ser evitado com o tratamento térmico de recozimento do tarugo a ser
extrudado e também com o arredondamento do canto formado pela parte cônica com a
cilíndrica da ferramenta.
Figura 4- 29: Ilustração do efeito de falta de coesão interna na forma de V.
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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IV
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