1. O processo de forjamento:


Forjamento
é o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho. A matéria-prima é colocada na parte inferior do molde, então a parte superior desce em alta velocidade e atinge a matéria-prima. A rápida deformação plástica do material beneficia as propriedades mecânicas da peça, gerando encruamento superficial.

Dependendo do tipo de processo adotado no forjamento, pode-se gerar mínima perda de material e boa precisão dimensional. Diversas técnicas produtivas são adotadas para se conseguir forjar peças e melhorar as características metalúrgicas, algumas dessas técnicas são milenares, com baixo grau tecnológico, caros e demorados e outras técnicas são de ultima geração.


Na usinagem convencional há perdas de até 74% em volume do material, já na usinagem de peças forjadas as perdas podem ser reduzidas a 6% do volume.  

 

2. Aplicações de forjamento:

 

De um modo geral, todos os materiais conformáveis podem ser forjados. Os mais utilizados para a produção de peças forjadas são os de aços (comuns e ligados, aços estruturais, aços para cementação e para beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos, aços ferramenta). O processo de Fabricação de componentes através do processo de forjamento caracteriza-se pelo enorme aproveitamento da matéria-prima (eliminando perdas que originam sucata) e pela produção econômica de produtos que exigem propriedades mecânicas e tolerâncias dimensionais. As peças forjadas apresentam uma microestrutura homogênia, livres de porosidades e com um fibramento favorável às propriedades mecânicas exigidas em muitos componentes.  Após o processo de forjamento geralmente as peças passas pelo processo de usinagem para dar o acabamento final da peça.

 

 

 

 

 3. Comparativo entre Forjados e Outro processos (fonte Sindiforjas):

 

 I.Forjados X Fundidos:

 

  - Forjados são mais fortes. Os fundidos não podem obter os efeitos fortalecidos de trabalhos a quente e frio. Forjado supera o fundido em propriedades de resistência previsíveis - produzindo resistência superior que é assegurada, peça a peça.

  - Forjado refina os defeitos de lingotes ou barra de fundição contínua. Um fundido não tem nem fibramento nem resistência direcional e o processo não pode prevenir a formação de certos defeitos metalúrgicos. Pré trabalhando o bloco forjado se produz um fluxo de grãos orientado em direções que geram resistência máxima. Estruturas dendríticas, segregações da liga e imperfeições semelhantes são refinadas ao forjar.

  - Forjados são de mais confiança e menos dispendiosos. Defeitos de fundição ocorrem de várias formas. Em função do trabalho a quente refinar o tamanho de grão e criar alta resistência, ductilidade e propriedades de resistência, os produtos forjados são mais confiáveis. E eles são fabricados sem os custos adicionais para controle mais rigoroso do processo e inspeção que são requeridos na fundição.

  - Forjados oferecem melhor resposta ao tratamento térmico. Fundidos requerem controle mais preciso dos processos de derretimento e resfriamento porque pode ocorrer segregação da liga. Este resultados de reposta não-uniforme ao tratamento térmico pode provocar deformações de peças acabadas. Forjados respondem de forma mais previsível no tratamento térmico e oferece melhor estabilidade dimensional.

  - Produção flexível e de custo reduzido, os forjados se adaptam à demanda. Alguns fundidos, tal como fundidos de performance especial, requerem materiais caros e controle de processo e tempos de entrega mais longos. Matriz aberta e laminação de anéis são exemplos de processos de forjamento que adaptam a várias tamanhos de corridas de produção e possibilitam tempos de entrega mais curtos.

 

 II. Forjados X Barras e placas usinadas:

 

  - Forjados oferecem uma gama maior de classes possíveis de materiais. Dimensões e formas de produtos feitos de barras de aço e chapa são limitados às dimensões em que esses materiais são fornecidos. Freqüentemente, forjado pode ser o único processo de trabalho de metal disponível com certas classes e tamanhos. Forjados podem ser economicamente produzidos em uma série vasta de tamanhos de peças, cuja maior dimensão é menos de 1 polegada a peças pesando mais que 450000 libras.

  - Forjados tem grão orientado ao perfil para maior resistência. Barras usinadas e chapas podem ser mais suscetíveis à fadiga e acentua corrosão porque o usinado corta o formato do grão do material. Na maioria dos casos, o forjado gera uma estrutura de grão orientada à forma de peça, resultando em maior resistência e ductilidade, bem como resistência ao impacto e a fadiga.

  - Forjados fazem uso melhor e mais econômico de materiais. O corte a chama de chapas é um processos que consome mais material que o necessário para fazer peças como anéis e cubos. E mais ainda é perdido em operações subseqüentes

  - Forjados produzem menos retalhos; e tem produção maior e de menor custo. Forjados, especialmente os de forma próxima ao acabado ( Near Net-Shape), fazem uso melhor do material e gera retalhos pequenos. Em corridas de produção de alto volume, forjados tem o custo como vantagem decisiva.

  - Forjados requerem menos operações secundárias. Como fornecidas, algumas classes de barra e chapas requerem operações adicionais tais como torneamento, afiação e polimento, para remover irregularidades de superfície e alcançar o acabamento desejado, precisão dimensional, usinabilidade e resistência. Freqüentemente, forjados podem ser colocados em serviço sem operações secundárias caras.
 

 III. Forjados x Peças de metalurgia do pó (P/M):

 

  - Forjados são mais fortes. Propriedades mecânicas padronizadas Baixas (ex. Tensão de resistência) são típicas de peças de Metalurgia do pó. O fibramento de uma peça forjada assegura resistência nos pontos críticos de tensão.

  - Forjados oferecem maior integridade. Modificações de alto custo na densidade da peça ou infiltração são requeridos para prevenir defeitos na metalurgia do pó. Ambos os processos somam custos. O refinamento de grão de peças forjadas assegura a ausência de defeitos.

  - Forjados requerem menos operações secundárias. Formas de metalurgia do pó especiais, roscas e furos e tolerâncias de precisão podem requerer usinagem extensa. Operações de forjamento secundárias podem freqüentemente ser reduzidas a operações de acabamento, furação ou outros passos simples. O resultado inerente de forjados conduz acabamentos superficiais excelentes e consistentes.

  - Forjados oferecem maior flexibilidade de projeto. As formas da Metalurgia do pó são limitadas àquelas que podem ser ejetadas na direção de prensagem. O Forjado permite que as peças projetadas não se restrinjam nessa direção

  - Forjados usam materiais menos dispendiosos. Os materiais de partida para peças de Metalurgia do pó de alta qualidade são usualmente água pulverizada, pós pre-ligados e recozidos que custam significativamente mais por libra que aços de barra.


 IV. Forjado X Conjuntos Soldados:

 

  - Forjados oferecem economias de produção e de material. Conjuntos soldados são mais dispendiosos em corridas de alto volume de produção. De fato, a conversão da fabricação de peças para forjados é uma fonte tradicional, em função do aumento de volume de produção. Os custos dos ferramentais iniciais para forjar podem ser absorvidos pelo volume de produção e a substancial economia de produção intrínseca do forjado abaixa custos de trabalho, refugo e retrabalho e reduzidos custos de inspeção.

  - Forjados são mais fortes. Estruturas soldadas usualmente não estão livres de porosidade. Qualquer benefício de resistência ganho na soldagem ou fixação de produtos padrão laminados podem ser perdidos por prática pobre de soldagem ou união. A orientação de grão alcançada no forjamento gera peças mais fortes.

  - Forjados oferecem projeto e inspeção mais econômicos. Uma montagem soldada de múltiplos componentes não pode atingir a redução de custo ganha através de uma peça propriamente projetada. Tal consolidação de peça pode resultar numa redução de custo considerável. Além disso, a soldagem requer procedimentos de inspeção dispendiosos, especialmente para componentes altamente tensionados. Forjados não necessitam.

  - Forjados oferecem propriedades metalúrgicas melhores e mais consistentes. Aquecimento seletivo e resfriamento não-uniforme que ocorrem na soldagem podem provocar tais propriedades metalúrgicas indesejáveis, como estrutura de grão inconsistente. Em uso, uma costura soldada pode funcionar como um chanfro metalúrgico que pode conduzir a uma falha da peça. Forjados não tem defeitos internos que causam falha inesperada sob tensão ou impacto.

  - Forjados oferece produção simplificada. Soldagem e fixação mecânicas requerem seleção cuidadosa dos materiais de união, tipos e tamanhos de fixação, e monitoramento rígido da prática de fixação, que aumenta custos de produção. Forjamento simplifica produção e assegura melhor qualidade e consistência peça após peça.


 V. Forjados X Compostos Plásticos reforçados:

 

  - Forjados oferecem maior produtividade. Novos projetos de peças de compostos avançados, freqüentemente requerem tempos projetos de peças e tempos de preparação longos e custos de desenvolvimento substanciais. As altas taxas de produção possíveis no forjamento ainda não podem ser alcançadas em compostos plásticos reforçados.

  - Forjados tem documentação estável. Os dados de propriedades físicas dos Compostos plásticos são escassos e dados de fornecedores sobre o produto carecem de consistência. Mesmo forjados para indústria aeroespacial avançada são produtos com dados bem documentados quanto aos dados mecânicos, físicos e dados de performance.

  - Forjados oferecem uma faixa de temperatura de serviço mais larga. As temperaturas de serviço dos plásticos reforçados são limitadas e os efeitos de temperatura são freqüentemente complexos. Forjados mantém performance em uma faixa de temperatura mais ampla.

  - Forjados oferecem performance de serviço mais confiável. Deterioração e performance de serviço imprevisível pode resultar de prejuízo para fibras contínuas reforçadas. Materiais forjados superam os compostos plásticos em quase todas as áreas de propriedades mecânicas e físicas, especialmente em resistência de impacto.



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