Aula Trefilação Alunos Março2017

TREFILAÇÃO o

TREFILAÇÃO A trefilação é uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente denominada fieira ou trefila. trefila. A deformação ocorre por meio de uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz. O escoamento plástico é produzido principalmente pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material. material. Por esse processo podem ser produzidos barras, vergalhões vergalhões e arames. Normalmente é realizada a frio.. frio

TREFILAÇÃO Vantagens    

Redução de secção transversal maior do que qualquer outro processo. Precisão dimensional quase igual a laminação a frio. A superfície produzida é uniformemente limpa e polida. O processo influi nas propriedades mecânicas do material.

TREFILAÇÃO Exemplos de perfis para trefilação

TREFILAÇÃO Exemplos de perfis para trefilação

ETAPAS DA TREFILAÇÃO Matéria-prima A matéria-prima é o fio-máquina: vergalhão laminado a quente. Descarepação Mecânica por descascamento: dobramento e escovamento. Química por decapagem: HCl ou H2S04 diluídos. Lavagem: em água corrente. Recobrimento normalmente por imersão em leite de cal Ca(OH)2 a 100°C a fim de neutralizar resíduos de ácido, proteger a superfície do arame e servir de base para o lubrificante de trefilação. Secagem (em estufa) - Também remove H2 dissolvido na superfície do material. Trefilação : início do processo de conformação plástica.

TREFILAÇÃO DE ARAMES A produção de vergalhões compridos e com diâmetro inferior a 12,5 mm é feita por trefilação com diversos tambores. O arame passa através de varias matrizes, numa operação continua, até ser reduzido ao seu tamanho final, com a redução por passe de 15 a 25 %. Para arames grossos utilizase apenas um tambor, com reduções de 20 a 50%.

TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS ARAMES 

Alívio de tensões

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Recozimento subcrítico

Realizado entre 550 a 650°C com o objetivo de remover efeitos do encruamento. 

Patenteamento

Aquecimento acima da temperatura crítica e depois resfriamento controlado ou tratamento em banho de chumbo a uma temperatura próxima de 300°C para a obtenção de perlita fina. Indicação para aços de médio a alto carbono (C> 0,25 %). 

Normalização ou recozimento isotérmico

Aquecimento acima da temperatura crítica seguido de resfriamento controlado, ao ar ou em banho de chumbo mantido entre 450 e 550°C com o objetivo de obter uma melhor combinação de resistência e ductilidade.

TREFILAÇÃO DE TUBOS Muitos produtos como cilindros ocos ou tubos que são fabricados por processo de conformação a quente, tais como a laminação ou extrusão, recebem acabamento a frio por trefilação. O processo a frio é utilizado a fim de se obter tolerâncias dimensionais mais exatas e melhores superfícies de acabamento na produção de tubos com paredes mais finas ou diâmetros menores do que os obtidos por processos a quente. 

Trefilação com mandril

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Trefilação com Plugue Trefilação com plugue estacionário Trefilação com plugue flutuante

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Matriz

TREFILAÇÃO DE TUBOS Trefilação com mandril O mandril consiste numa barra longa e dura, que se estende por todo o comprimento do tubo, o qual é puxado com o tubo, através da matriz. Neste método a força é transmitida ao metal, parcialmente pela puxada na seção de saída e pelas forças de atrito que atuam ao longo da interface tubo-mandril. Após a Trefilação, o mandril é removido do tubo através de uma retificadora, a qual aumenta o diâmetro do tubo e as tolerâncias dimensionais.

Parede do tubo

TREFILAÇÃO DE TUBOS Trefilação com Plugue Trefilação com plugue estacionário - tanto o diâmetro interno quanto o externo são controlados durante o processo. O plugue controla o tamanho e a forma do diâmetro interno. Trefilação com plugue flutuante  – Um plugue flutua na boca da fieira. Esses plugues flutuantes podem proporcionar redução da área de até 45 %, sendo que para uma mesma redução as cargas de trefilação são inferiores as do processo com plugue estacionário.

TREFILAÇÃO DE TUBOS Matriz Neste caso, como o interior do tubo não é suportado a parede se torna ligeiramente mais espessa e a superfície interna irregular.

Parede do tubo

TREFILAÇÃO DE TUBOS

DEFEITOS NA TREFILAÇÃO Os defeitos podem ser resultantes de defeitos da barra original, fissuras, lascas e vazios, ou do processo de deformação. O tipo de defeito mais comum é a fenda interna no centro da barra ou trincamento estriado ou chevrons.

DEFEITOS NA TREFILAÇÃO A fratura estriada central ocorrerá para matrizes com ângulos de inclinação pequenos e para reduções pequenas, sendo que, á medida que o ângulo cresce, a redução crítica para a ausência do defeito também aumenta.

TENSÕES RESIDUAIS Para reduções por passe inferiores a 1%, as tensões residuais longitudinais são compressivas na superfície e trativas no eixo, e as tensões radiais são trativas no eixo e caem a zero na superfície livre. Para reduções maiores, a distribuição de tensões residuais é exatamente o inverso do caso anterior. Neste caso as tensões longitudinais são trativas na superfície e compressivas no eixo do vergalhão e as tensões radiais são compressivas no eixo.

TENSÕES RESIDUAIS Para uma dada deformação as tensões residuais longitudinais aumentam com o ângulo de inclinação da fieira. Os valores máximos de tensão residual são obtidos para reduções na faixa de 15 a 35%. Para tubos produzidos sem suporte de diâmetro interno, em condições em que a deformação é relativamente uniforme através da parede do tubo, as tensões residuais longitudinais são trativas na superfície externa e compressiva na superfície interna do tubo.

EQUIPAMENTOS PARA TREFILAÇÃO Bancadas de Trefilação Utilizadas para produção de componentes não bobináveis como barras e tubos. A barra é trabalhada por torneamento ou martelamento rotativo, inserida através da matriz e presa as garras do cabeçote de tração que se movimenta por um mecanismo hidráulico ou por transmissão por corrente.

EQUIPAMENTOS PARA TREFILAÇÃO Trefiladoras de tambor  Utilizadas para produção de componentes bobináveis, principalmente arames. Podem ser simples, duplas ou múltiplas.

EQUIPAMENTOS PARA TREFILAÇÃO Trefiladora com lubrificante

TREFILADORA DE ROLOS

TREFILADORA DE BARRAS

LUBRIFICAÇÃO 

Imersão ou por aspersão

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soluções ou emulsões de óleos em água

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Lubrificantes

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Pastas e graxas

FIEIRAS As fieiras ou trefilas, utilizadas na trefilação são compostas de uma carcaça de aço e um núcleo feito de material bastante duro. O núcleo é geralmente feito de carboneto de tungstênio, diamante ou diamante industrial monocristalino. O diamante ou industrial, é usado geralmente nas etapas iniciais de trefilagem enquanto que as fieiras feitas de diamante natural são utilizadas nas etapas finais. Para trefilar fios muito finos um cristal simples de diamante é utilizado.

FIEIRAS A geometria da fieira tem grande influência sobre a força de trefilação, onde, para qualquer passe de redução dado no material, existe uma geometria de trabalho ideal que produz um esforço de tração mínimo em relação ao limite de escoamento do material.

ÂNGULO ÓTIMO DE FIEIRA O ângulo ótimo de fieira para trabalho é dado por:

  Ao   Af       0,87     Af        Sendo: : ângulo ótimo fieira : coeficiente atrito Ao: área transversal inicial Af : área transversal final

FORÇA IDEAL NA TREFILAÇÃO A força ideal na trefilação é dada por:

 Fid    Af    e  a

  Ao   a  ln    Af        Sendo:   e

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Ao Af

: tensão escoamento do material : deformação verdadeira : área transversal inicial : área transversal final

PRODUTOS