EXTRUSÃO
• O que é: Processo de conformação plástica que consiste em fazer
passar um tarugo ou lingote (de secção circular), colocado dentro de um
recipiente, pela abertura existente no meio de uma ferramenta, colocada
na extremidade do recipiente, por meio da ação de compressão de um
pistão acionado pneumática ou hidraulicamente.
• Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma
similar
ao
aperto
de
um
tubo
de
pasta
de
dentes.
• O metal é comprimido e
forçado a passar através da
matriz para formar um produto
com uma seção transversal
constante
• O pistão avança até a
extremidade da matriz e faz o
metal fluir plasticamente
através da matriz
EXTRUSÃO - características
• Realizada a quente ou a frio dependendo da ductilidade do material
• Cada tarugo é extrudado individualmente – processo semi-contínuo
• Produto é essencialmente uma peça semi-acabada
• Visa obter perfis metálicos com propriedades mecânicas controladas
e de comprimento limitado pelo volume inicial do lingote.
• A extrusão pode ser combinada com operações de forjamento,
sendo neste caso denominada extrusão fria
EXTRUSÃO
MATÉRIA PRIMA
Lingotes ou tarugos de alumínio, cobre, aço, magnésio e chumbo
são os materiais mais comumente extrudados.
EXTRUSÃO
Produtos mais comuns:
• quadros de janelas e portas, trilhos para portas deslizantes, barras e
tubos de várias seções transversais e formas arquitetônicas.
Produtos mais comuns:
Produtos mais comuns:
• Produtos extrudados podem ser cortados nos tamanhos desejados
para gerarem peças, como maçanetas, trancas e engrenagens, como
mostrado na figura abaixo.
• Produtos mais comuns:
• Em operação combinada com forjamento pode gerar
componentes para automóveis, bicicletas, motocicletas,
maquinário pesado e equipamento de transporte.
• Praticamente qualquer forma de seção transversal vazada ou
cheia pode ser produzida por extrusão.
Tipos de Extrusão
No processo básico, denominado direto um tarugo cilíndrico é
colocado numa câmara e forçado (empurrado) através de uma abertura
de matriz através de um pistão hidráulico. A abertura da matriz pode ser
circular ou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta,
hidrostática ou por impacto.
Extrusão Indireta (reversa, invertida) : Emprega-se uma haste oca
que empurra a matriz contra o metal a extrudar. A matriz se desloca na
direção do tarugo
Extrusão indireta - vantagens e desvantagens
em relação a Extrusão direta
• Menor esforço de deformação e menor atrito
• Obtenção de produto mais homogêneo
• maior complexidade do equipamento – pistão oco (menor resistência
à flambagem para grandes componentes
Extrusão Lateral : o material do tarugo é forçado através de abertura
lateral da câmara. Os eixos do punção e da peça tem diferentes direções
( ângulo reto).
PARÂMETROS DA EXTRUSÃO
Parâmetros geométricos
• O ângulo da matriz

• A relação de extrusão que é o quociente entre a áreas das seções
transversais do tarugo A0 e do produto extrudado Af
Parâmetros geométricos
• O diâmetro do círculo circunscrito DCC que é o diâmetro do
menor círculo no qual se inscreve a seção transversal.
• 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
EXTRUSÃO
Parâmetros físicos – mecânica da extrusão
Força de extrusão
• A força requerida para o processo depende da resistência do material,
da relação de extrusão, do atrito na câmara e na matriz, e outras
variáveis como a temperatura e a velocidade de extrusão.
• A força pode ser estimada pela fórmula:
• Os valores de k são dados na figura abaixo, para o campo usual de
temperaturas
Força de
extrusão
• A lubrificação é importante
para reduzir o atrito e age
como uma barreira térmica
Escoamento do metal na extrusão:
– O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades
mecânicas do produto final e pode ser complexo
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.
b e c – zona morta
(metal fica estacionário
nos cantos)
Matriz: Ângulo 90º
EXTRUSÃO
Outras variáveis que influenciam o processo:
• a temperatura do tarugo
• velocidade de deslocamento do pistão – as velocidades do pistão
podem chegar até 0,5 m/s. Geralmente, velocidades menores são
recomendadas para alumínio, magnésio e cobre, e velocidades mais altas
para aços, titânio e ligas refratárias.
• o tipo de lubrificante
EXTRUSÃO A QUENTE
• É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente
ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias.
Características:
• O desgaste da matriz é excessivo
• O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar
deformações não-uniformes
• O tarugo aquecido é coberto por um filme de óxidos
que afeta o fluxo de metal por suas características de
atrito e pode gerar um acabamento superficial pobre
EXTRUSÃO A QUENTE
Medidas preventivas
• Para reduzir o efeito do esfriamento e prolongar a
vida da ferramenta , a matriz pode ser pré-aquecida
• 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 é
posteriormente removida da câmara.
EXTRUSÃO A QUENTE
EXTRUSÃO A QUENTE
Projeto de matrizes
Perfis ocos
EXTRUSÃO A QUENTE
• Linhas gerais para um projeto adequado são mostradas na figura
abaixo. Destacam-se: procurar simetria da seção transversal, evitar
cantos vivos e mudanças extremas nas dimensões dentro da seção
tansversal.
EXTRUSÃO A QUENTE
Materiais para matrizes de extrusão a quente
• São usualmente aços ferramenta para trabalho a quente.
• Revestimentos como zirconia podem ser aplicados para prolongar a
vida das matrizes, especialmente em matrizes para produção de tubos
e barras.
Lubrificação
• Lubrificação é importante na extrusão a quente. O vidro é excelente
lubrificante para aço, aço inox, metais e ligas para altas temperaturas.
• 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.
EXTRUSÃO A QUENTE
Lubrificação
• 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.
EXTRUSÃO A FRIO
O processo que combina operações de extrusão direta, indireta e
forjamento. O processo foi aceito na indústria particularmente para
ferramentas e componentes de automóveis , motocicletas, bicicletas,
acessórios e equipamento agrícola.
Vantagens e desvantagens
EXTRUSÃO A FRIO
EXTRUSÃO A FRIO
EXTRUSÃO POR IMPACTO
•É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na categoria da
extrusão a frio. O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é
extrudado para trás.
• A espessura da seção extrudada é função da folga entre o punção e a
cavidade da matriz.
EXTRUSÃO POR IMPACTO
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA
A pressão para a operação de extrusão é proveniente de um meio fluido
que envolve o tarugo. Não existe fricção entre parede e tarugo.
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA
As pressões usadas são da ordem de 1400 Mpa.
As vantagens essenciais do método são:
• baixa fricção
• pequenos ângulos de matriz
• altas relações de extrusão
EXTRUSÃO HIDROSTÁTICA
• 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 é realizada usualmente a temperatura ambiente
• Usa 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.
EXTRUSÃO
DEFEITOS EM PRODUTOS EXTRUDADOS:
• Devidos a defeitos nas ferramentas (desgaste, desvios de forma)
• Devidos a irregularidades na matéria-prima (desvios de forma,
textura irregular, vazios internos, inclusões, fissuras)
• Trinca superficial – ocorre quando a temperatura e a velocidade
são altas
• Cachimbo/vazio – ocorre quando oxidos/material são arrastados
para o centro do tarugo, como num funil, devido a fluxo com
zona morta
• Fraturas chevron internas
Durante a extrusão as camadas mais internas da peça não recebem compressão
radial, mas são arrastadas e forçadas a se estirar pelo material vizinho das camadas
superficiais, que sofrem a ação direta da matriz
Tal situação (deformação heterogênea) gera tensões secundárias trativas no núcleo
da peça, que pode vir a sofrer um trincamento característico, em ponta de flecha.
FIM