Revista Forge - Set a Dez/2013 by SF Editora

A Revista Internacional da Forjaria www.revistaFORGE.com.br | www.Forgemag.com

Set a Dez 2013

Simulação de Forjamento em Matriz Aberta Materiais para Forjamento: Parte Final (VI) Redução de Custos Utilizando Lubrificantes sem Grafite Análises Numérica e Analítica no Forjado a Quente Forjarias na China: Breve Panorama Atual

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2013

Soluções com Tecnologia

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Conteúdo

A R T I G O S

NÚMERO 13 • Setembro a Dezembro de 2013

Forjamento de Materiais: Ligas de Cobre

Nesta sexta e última parte da série sobre forjamento de materiais serão abordadas as ligas de cobre. Será apresentada uma descrição geral das ligas de cobre forjadas, seguida por detalhes da sua composição química e microestruturas. Também serão discutidas as aplicações para os componentes de cobre forjados, questões sobre o forjamento e considerações especiais para os forjadores que lidam com ligas de cobre.

Vantagens na Utilização de Lubrificantes sem Grafite

O forjamento a quente envolve uma deformação controlada de metais e ligas aquecidos para a forma desejada e útil. Em certas situações, o uso de lubrificantes sem grafite pode ajudar a reduzir custos, uma vez que no forjamento com matriz fechada, a matriz corresponde a cerca de 10 a 15% do custo total do forjamento. Esta é a razão pela qual qualquer melhoria na vida da matriz irá aumentar a produtividade e a rentabilidade de uma forjaria.

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente em Matriz Fechada de uma Flange em Al 6351

A força necessária para o forjamento de uma peça é um parâmetro fundamental no desenvolvimento do projeto de forjamento, tanto para a determinação da capacidade do equipamento quanto para o dimensionamento correto das ferramentas.

Simulação de Forjamento em Matriz Aberta

Os forjadores em matriz aberta utilizam simulações computacionais para maximizar o escoamento dos seus materiais, projetar matrizes, estabelecer métodos de processo e mais. Utilizando a tecnologia da simulação, os forjadores possuem uma ferramenta poderosa que os ajuda a produzir peças com alta qualidade, de forma eficiente e sem tentativa e erro.

- Set a Dez 2013

Conteúdo

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Knowing the Outcome Before You Begin

Conteúdo COLUNAS 10

Editoriais Será que Hefesto poderia competir no mercado atual? Por Dean M. Peters - EUA A aplicação de produtos de tecnologia avançada para as indústrias de base como a nossa produziu profundos resultados no projeto de produtos, na produção, na qualidade e no custo.

Retrospectiva e Futuro Por Udo Fiorini - Brasil Esta é a última edição da FORGE em 2013, o que dá ensejo a fazer uma retrospectiva do ano desta revista, e, porque não dizer, do nosso mercado de forjarias.

Coluna: Sindiforja 33º SENAFOR Por Udo Fiorini Discurso de abertura no SENAFOR proferido pelo Sr. Harry Eugen Josef Kahn, presidente do Sindiforja.

Coluna: Ambiente Gerencial Palavras São Palavras Por Wagner Aneas Muitas vezes, ao solicitarmos que alguma tarefa seja efetuada por nosso colaborador, simplesmente imaginamos que ele tenha entendido perfeitamente aquilo que se espera dele, mas isso (na maioria das vezes) pode não corresponder aos fatos.

NA CAPA A Revista Internacional da Forjaria

Set a Dez 2013

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Simulação de Forjamento em Matriz Aberta

O cone axial sobre o laminador controla o tamanho do anel, ao mesmo tempo em que este é laminado para o diâmetro final.

Materiais para Forjamento: Parte Final (VI) Redução de Custos Utilizando Lubrificantes sem Grafite Análises Numérica e Analítica no Forjado a Quente Forjarias na China: Breve Panorama Atual

ÍNDICE DE ANUNCIANTES Página

Contato

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Durferrit

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Engefor Engenharia

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Euroforge

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Eurothermo

www.eurothermo.ind.br

Coluna: Pesquisa e Desenvolvimento

Fimmepe

www.mecanicanordeste.org.br

Microforjamento Exige Novos Métodos de Projeto Por Alberto Moreira Guerreiro Brito O microforjamento e suas variantes como a microextrusão e o microrrecalque são exemplos de processos de microconformação. Esta, por sua vez, é uma técnica utilizada para a manufatura de peças de tamanho reduzido e produção em massa por meio de conformação mecânica.

First Fornos

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Forgelube

www.forgelube.com

Forind Nordeste

www.forindne.com.br

2ª Capa

Fuchs do Brasil

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Grupo Aprenda

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Instituto Você

1234voce.com.br

3ª Capa

Jamo Equipamentos

www.jamo.ind.br

4ª Capa

Lanzhou Lanshi Heavy Industry

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Max Gear Auto Peças

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Maxiforja

www.maxiforja.com.br

Metaltrend

www.metaltrend.com.br

Novus

www.novus.com.br

Coluna: Pioneiros

Coluna: Perfil da Empresa

- Set a Dez 2013

46-47

Empresa

Cor-met

Forjarias na China: Breve Panorama Atual Por Udo Fiorini No inÍcio de Outubro, aproveitei uma viagem de visita a parentes que moram na China para conhecer um pouco mais da indústria naquele país. 8

Índice de anunciantes...................................... 08 Eventos............................................................. 14 Produtos........................................................... 18 Novidades........................................................ 20

Denis Schwarzenbeck Por Udo Fiorini Denis Schwarzenbeck e seu irmão Celso Schwarzenbeck são sócios-proprietários da empresa Polimec Indústria e Comércio Ltda.

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Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 9

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Conteúdo

Editorial

Equipe de Edição Brasileira

Será que Hefesto Poderia Competir no Mercado Atual? DEAN M. PETERS, EDITOR NOS EUA

S+F Editora - Campinas/SP www.revistaFORGE.com.br - FORGE@revistaFORGE.com.br ISSN 2178-0102

Udo Fiorini - Editor udo@revistaFORGE.com.br • (19) 99205-5789

Sunniva Simmelink - Diretora Comercial sunniva@revistaFORGE.com.br • (19) 99229-2137

lguns setores são considerados de alta tecnologia, como a produção de chips de silício ou de computadores. Eles estão envolvidos na criação e na produção de produtos de alta tecnologia. Outras indústrias são consideradas mais básicas. O forjamento de metal, por exemplo, é uma indústria de base. Ela tem milhares de anos e evoluiu, em grande parte, sem o benefício de qualquer tecnologia superior a não ser a de aplicação de calor e dos martelos. Quando o primeiro circuito integrado foi produzido em um chip de silício, ninguém pensou em como isso afetaria a produção e a qualidade de uma peça de metal forjada. E, no entanto, nas últimas décadas, a transferência de tecnologia já traçou o seu caminho para o léxico de produção e, mais importante, para a prática. Como consequência, a indústria do forjamento certamente tem sido beneficiária de várias transferências de tecnologia de sucesso. De vez em quando, porém, alguma tecnologia poderosa ou um conjunto de tecnologias vem com o potencial de mudar toda a paisagem da fabricação. A tendência de miniaturização, por exemplo, foi provocada em grande parte pelo avanço dos programas de exploração espacial, que começou na década de 1950 e, literal e figurativamente, decolou na década de 1960 e 1970. A miniaturização resultou (entre outras coisas) no aumento do número de circuitos integrados em tamanhos cada vez menores. Logo, um computador que pode ser colocado no colo de alguém era mais poderoso, por ordens de magnitude, do que os antigos Eniacs e Univacs que preenchiam um quarto. A aplicação de produtos de tecnologia avançada para as indústrias de base como a nossa produziu profundos resultados no projeto de produtos, na produção, na qualidade e no custo. Na verdade, eu vou fazer um “aparte” aqui e sugerir que até mesmo o próprio Hefesto - deus mitológico do fogo e da forja - não poderia ser competitivo hoje 10

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sem algumas ferramentas de tecnologia avançada. De forma bastante rotunda isto me traz de volta ao ponto sobre a Fabricação Aditiva (AM, do inglês Additive Manufacturing, Manufatura Aditiva - Impressão em 3D) - que a AM é uma tecnologia que está aqui e agora. Como a AM vai integrar plenamente o setor manufatureiro ainda será visto, mas na última década o termo aplicado a esta tecnologia - prototipagem rápida - já se tornou um pouco de um anacronismo. Embora peças prototípicas ainda possam ser feitas utilizando as técnicas de AM, a tecnologia avançou muito mais na direção de pequenos ciclos de produção e de produtos personalizados. Em resposta à enorme promessa que a AM oferece para o setor de fabricação dos EUA, o National Additive Manufacturing Innovation Institute (NAMII) foi formado em agosto de 2012. Sediado em Youngstown, Ohio, o NAMII é uma parceria público-privada com membros da indústria, academia, governo e recursos para o desenvolvimento da força de trabalho. A organização é uma instituição piloto no âmbito da infraestrutura da National Network for Manufacturing Innovation. Dirigido pelo National Center for Defense Manufacturing and Machining, o NAMII serve como um centro de excelência para a inovação da AM reconhecido nacionalmente nos EUA. O tempo dirá como a AM afetará a indústria do forjamento de metais. Há, no entanto, uma deliciosa ironia aqui uma vez que o conceito de peças intercambiáveis anunciou o início da revolução industrial. Agora, o uso da AM para produzir a antítese da intercambiabilidade - personalização - tem o potencial de produzir resultados igualmente revolucionários.

Dean M. Peters, Editor da FORGE nos EUA

Tânia Bolzan Souza - Diagramação Paula Fernanda da Silva Farina - Tradução Mariana Peron - Revisão de textos redacao@revistaFORGE.com.br

Escritório Corporativo nos EUA BNP Media 2401 W. Big Beaver Road, Suite 700, Troy, MI 48084 www.bnpmedia.com

Pittsburgh Office Manor Oak One, Suite 450 1910 Cochran Road, Pittsburgh, PA 15220 Phone: (+1 412) 531-3370 • Fax: (+1 412) 531-3375

Reed Miller Editor Mundial reed@FORGEmag.com • +1 412-306-4360

Edição e Produção nos EUA Dean M. Peters Editor Colaborador ForgeEditor@FORGEmag.com • +1 330-562-0709

Bill Mayer Editor Associado bill@FORGEmag.com • +1 412-306-4350

Beth McClelland Gerente de Produção beth@industrialheating.com • +1 412-306-4354

Brent Miller Diretor de Arte millerb@bnpmedia.com • +1 412-306-4356

Representante de publicidade nos EUA Kathy Pisano +1 412 306-4357, Fax +1 412 531-3375

kathy@FORGEmag.com

Diretores Corporativos

Edição Edição Edição Desenv. de Mercado Custom Media Estratégia Corporativa Tecnologia Informação Produção Finanças Criação Marketing Guias Recursos Humanos Conferências & Eventos

Timothy A. Fausch David M. Lurie John R. Schrei Christine A. Baloga Steve M. Beyer Rita M. Foumia Scott Kesler Vincent M. Miconi Lisa L. Paulus Michael T. Powell Douglas B. Siwek Nikki Smith Marlene Witthoft Scott A. Wolters

Editorial

Retrospectiva e Futuro UDO FIORINI, EDITOR

sta é a última edição da FORGE em 2013, o que dá ensejo a fazer uma retrospectiva do ano desta revista, e, porque não dizer, do nosso mercado de forjarias. Em função da decisão que havíamos tomado em 2012, publicamos em 2013 apenas edições digitais da revista. Os motivos da difícil escolha foram os que já havíamos informado anteriormente: os custos elevados de impressão e envio por correio inviabilizam economicamente a publicação. Analisando agora o resultado, concluímos que as consequências desta decisão não foram negativas. Na verdade, não tivemos reações desfavoráveis dos leitores, no máximo um ou outro comentário apenas. Mas, apesar deste resultado, tomamos neste final de ano outra decisão corajosa: vamos voltar a imprimir a revista FORGE em 2014. Pensávamos em imprimir apenas a edição do Guia de Compras, até para facilitar a contínua consulta dos produtos, serviços e fabricantes cadastrados. Acabamos decidindo por imprimir as três edições do ano. Eu diria que é mais uma aposta no mercado. Por falar em mercado, percebe-se uma movimentação no setor. Se podemos tomar como referência a demanda de equipamentos destinados a forjarias, tomamos conhecimento de aquisições neste sentido de empresas do setor de óleo e gás e de construção naval. Também foram noticiadas compras de equipamentos de grande porte por forjaria fornecedora do setor automobilístico. Embora ainda não tenha sido realizado quando eram redigidas

estas linhas, queria comentar sobre o nosso I Seminário de Tecnologia do Forjamento, que está sendo realizado nos dias 28 e 29 de Novembro no Hotel Plaza Vinhedo, em Vinhedo, interior de São Paulo. Nos dois dias do seminário serão realizados treinamentos sobre forjaria pelo Prof. Dr. Lirio Schaeffer e também apresentações técnicas por empresas fornecedoras de insumos e serviços da área. Lirio Schaeffer, além de diretor do LdTM, Laboratório de Transformação Mecânica da UFRGS, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, também é o realizador do SENAFOR, Conferência Internacional de Forjamento realizada anualmente em Porto Alegre. Além dos artigos técnicos que apresentamos nesta edição, tomo a liberdade de incluir uma matéria sobre uma recente viagem que fiz à China, onde realizei algumas visitas a forjarias de matriz aberta. Além dos equipamentos usuais deste ramo, uma máquina me chamou a atenção, uma prensa hidráulica de 40.000t de pressão de fechamento. Leia mais nesta edição. Boa leitura

Udo Fiorini, Editor da FORGE no Brasil

Revista:

O Grupo Aprenda, criado em 2013 na cidade de Campinas/SP, é uma iniciativa pioneira na organização e realização de cursos,

Grupo Aprenda

treinamentos e seminários técnicos, voltados para as áreas de

Eventos:

Aprenda Metalurgia Revista :

Processamento Térmico, Forjaria e Meio Ambiente. Todos os eventos são ministrados por instrutores renomados e planejados para que os participantes tenham oportunidade de networking com profissionais de sua área. Estamos sempre

Eventos:

Aprenda Forjaria Revista:

abertos a sugestões de temas, parcerias e melhorias. Visite nosso site e saiba mais sobre os próximos eventos. Grupo Aprenda contato@grupoaprenda.com.br Fone: +55 19 3288.0437 12

- Set a Dez 2013

Eventos:

Aprenda Meio Ambiente

grupoaprenda.com.br

Eventos Novembro 28-29 I Seminário de Tecnologia do Forjamento - Vinhedo Plaza Hotel - Vinhedo/SP - www.revistaFORGE.com.br

Paulo/SP - www.mecanica.com.br

2014 - Junho

2014 - Abril

29/06 - 04/07 IFC 2014 - International Forging Congress Berlim - Alemanha - www.ifc2014.org

10-11 Treinamento: Tecnologia e Desenvolvimento do Forjamento - Prédio do Centro de Tecnologia da UFRGS - Av. Bento

2014 - Agosto

Gonçalves, 9500 - Setor 6 - Campus do Vale - Bairro Agronomia - Porto Alegre/RS 22-25 6ª ForInd Nordeste - Centro de Convenções de Pernambuco - Recife/PE - www.forindne.com.br 23-25 Petrotech (Feira Brasileira de Tecnologias para a Indústria do Petróleo, Gás e Biocombustível) - Centro de Exposições Imigrantes - São Paulo/SP - www.petrotech.com.br

2014 - Maio 12-15 21° IFHTSE - International Federation for Heat Tre-

atment and Surface Engineering - Munique, Alemanha www.

ifhtse.org

18-21 58º Congresso Brasileiro de Cerâmica - Bento Gonçalves/RS - www.abceram.org.br 20-24 30a Feira Internacional da Mecânica - Anhembi, São

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06-07 12º Encontro da Cadeia de Ferramentas, Moldes e Matrizes - São Paulo/SP - www.abmbrasil.com.br 26-29 FENASUCRO - 22ª Feira Internacional de Tecnologia Sucroenergético - Centro de Eventos Zanini - Sertãozinho/São Paulo - www.metalurgia.com.br - www.fenasucro.com.br

2014 - Setembro 16-19 Metalurgia 2014 - Pavilhões da Expoville, Joinville/SC www.metalurgia.com.br

2014 - Outubro 06-08 FNA - Furnaces North America - Nashville, Tenessee, EUAwww.furnacesnorthamerica.com

22-24 Termotech - 4ª Feira Indústrial de Tecnologia Térmica - Centro de Exposições Imigrantes - São Paulo/SP - www.termotech.tmp.br

21 21

2014 2014

Berlin, Germany • 29 June – 4 July 2014 Understanding latest trends •in29 the June forging–industry wide. Berlin, Germany 4 Julyworld 2014

Being updated on latest developments in forging technology. Understanding latest trends in the forging industry world wide. Exchanging information and experiences internationally. Being updated on latest developments in forging technology. Developing your network and making new friends within the forging community. Exchanging information and experiences internationally. Developing your network and making new friends within the forging community.

4.org w w w.ifc201 4.org w w w.ifc201 Hosting Confederation EUROFORGE a.i.s.b.l. Goldene Pforte 1 Hosting Confederation 58093 Hagen, Germany EUROFORGE a.i.s.b.l. www.euroforge.org Goldene Pforte 1 58093 Hagen, Germany www.euroforge.org

EUROFORGE Member Associations AGORIA, Belgium SVAZ KOVÁRENMember ČR. o.s., Czech Republic EUROFORGE Associations The Finnish Forging Group, Finland AGORIA, Belgium Association Française SVAZ KOVÁREN ČR. de o.s.,Forge, CzechFrance Republic Industrieverband Massivumformung The Finnish Forging Group, Finland e.V., Germany Confederation of British Association Française de Metalforming, Forge, France Great Britain Unione NazionaleMassivumformung Stampatori Acciaio, Italy Industrieverband e.V., Germany Związek Kuźni of Polskich, Confederation BritishPoland Metalforming, Great Britain SociedadNazionale de Industrias de Forja por Estampación, Spain Unione Stampatori Acciaio, Italy SWEDEFORGE, SwedenPoland Związek Kuźni Polskich, DÖVSADER, Turkey de Forja por Estampación, Spain Sociedad de Industrias

Legal Organiser (PCO) MCI Deutschland GmbH MCI – Organiser Berlin Ofce(PCO) Legal Markgrafenstrasse 56 MCI Deutschland GmbH 10117 Germany MCI – Berlin, Berlin Of ce Phone: +49 (0)30 Markgrafenstrasse 56 / 20 45 90 Fax: Berlin, +49 (0)30 / 20 45 950 10117 Germany E-mail: ifc2014@mci-group.com Phone: +49 (0)30 / 20 45 90 Fax: +49 (0)30 / 20 45 950 E-mail: ifc2014@mci-group.com

Eventos

33º SENAFOR 17ª Conferência Internacional de Forjamento aconteceu entre os dias 09 e 11 de Outubro no centro de eventos AMRIGS, em Porto Alegre/RS

Prof. Dr.-Ing Lirio Schaeffer, coordenador do Senafor, na palestra de abertura do evento

ntre os dias 09 e 11 de outubro ocorreu a 17ª Conferência Internacional de Forjamento, conferência matriz do 33º Senafor, em Porto Alegre, Rio Grande do Sul. O evento contou com a presença de técnicos, pesquisadores, fornecedores de equipamentos e serviços,

educadores, professores e estudantes de graduação e pós-graduação para se discutir acerca do tema “O Processo de Fabricação do Forjamento”. Com o nicho de forjaria mais globalizado e competitivo, não faltam inovações para otimizar os processos de produção que focam a diminuição de custos e o aumento

Alfredo Huallem, Presidente da ABM

Participantes nos stands do evento

Premiação dos melhores trabalhos apresentados no SENAFOR. Da esquerda para a direita: Lirio Schaeffer (LDTM), Luis Pedro Ferreira (DANA), Prof. Oscar Balancin (Univesidade São Carlos), Arlete Antonio (GKN), Pedro Schmidt, Luciano Pinotti, Jhan Michel Keller e Gerhard Arfman (AÇOPEÇAS)

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da produção sem diminuir a qualidade. O evento contou ainda com convidados, internacionais e brasileiros, que compartilharam conhecimentos da indústria, e palestrantes da academia, - que inscreveram seus trabalhos e pesquisas, - dando informações privilegiadas para as indústrias do setor.

Jin Zhang, Presidente da Confederação das Indústrias de Transformação Mecânica da China

Eventos

Auditório onde aconteceu a Conferência

Stands dos expositores

Apresentação do 33º Senafor pelo Prof. Dr.-Ing Lirio Schaeffer, presidente do Comitê Organizacional Neste ano de 2013, estamos realizando em Porto Alegre/RS nosso 33º Senafor, ou seja, a 17a Conferência Internacional de Forjamento. É com grande satisfação que mais uma vez conseguimos reunir pessoas (técnicos, pesquisadores, fornecedores de equipamentos e serviços, formadores de recursos humanos, estudantes de graduação e pós-graduação etc.) em torno de um assunto extremamente importante e estratégico para o Brasil: “O Processo de Fabricação por Forjamento”. A Conformação Mecânica, de um modo geral, em conjunto com outros processos de manufatura, responde pelas grandes transformações tecnológicas e comerciais demandadas pelos usuários. Há necessidade crescente de uma adequação a maiores restrições legislativas dentro de um mercado que se mostra cada vez mais globalizado. Para atender a todos os desafios e exigências cada vez maiores de clientes no contexto da indústria de manufatura, o processo de forjamento necessita também se adequar. São constantes novos processos, novas práticas de produção, versatilidade e agilidade, projetos de ferramental, simulação computacional,

Coffee Break

redução de tempos operacionais, economia de energia etc. Todos estes requisitos são fundamentais para se continuar pensando no “produzir mais com menos”: aumentar a produção, ser mais eficiente e consumir menos energia com menos matéria-prima. As forjarias brasileiras, em particular, necessitam urgentemente se adequar a estes novos tempos. Os fabricantes de matéria-prima e ferramentas precisam inovar para baixar custos. As nossas forjarias não podem continuar trabalhando com a tradicional proteção governamental que faz do Brasil um dos poucos países do mundo com enormes barreiras contra a importação de produtos com custos inferiores e produzidos com maior tecnologia. A nossa conferência procura dar a contribuição tão necessária para que nossas forjarias tenham uma melhor visão sobre as inovações tecnológicas ocorrentes no mundo atual. Tivemos convidados de vários países que, em conjunto com as apresentações brasileiras (da indústria e da academia), deram informações extremamente privilegiadas para que nossas indústrias possam cada vez mais aumentar a sua produtividade.

Participantes durante a 17a Conferência Internacional de Forjamento

Fotos: Revista do Parafuso. Fotógrafo: Renan Torres

Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 17

Produtos Eletrolisador tipo GAE (Gases de Alta Energia)

O Eletrolisador modelo SOLD’AG 1500 tipo GAE (Gases de Alta Energia) usa água e energia elétrica produzindo mistura de GAE com capacidades distintas daquelas obtidas pela mistura convencional de hidrogênio e oxigênio. O GAE funde qualquer material conhecido independente da temperatura da chama (ex.: tungstênio, a temperaturas equivalentes as da superfície do sol - 6.000ºC). Produzido sob demanda, dispensa engarrafamento, reduz riscos, aumenta a produtividade e a salubridade. Aplicações em: forjamento, oxicorte (1000 L/h, corta 4”), tratamento térmico, aquecimento (substitui oxicombustão), tratamento de superfícies, fundição, catalisador para combustíveis fósseis, brasagens, produção de vácuo de alta qualidade, entre outras. www.alkem.com.br

Jato Turbinado com Esteira Tamboreadora

Indicada para o jateamento e shotpeening de peças forjadas, estampadas, injetadas e fundidas, a Esteira Tamboreadora pode operar com granalhas de aço esféricas ou angulares e outros abrasivos. Caracteriza-se por obter ciclos rápidos de produção, devido às turbinas de alta eficiência utilizadas e a boa relação entre potência das turbinas e volume da carga. Possui um eficiente purificador de abrasivos na parte superior e uma peneira vibratória na parte inferior. Essa peneira possibilita a retirada de partículas estranhas ou resíduos das peças jateadas antes mesmo do seu ingresso no elevador de canecas, viabilizando seu uso mesmo em aplicações pesadas de fundição. www.cmv.com.br

Queimador a Óleo Leve

Os queimadores modelo MAIOR têm invólucro de alumínio até o modelo MAIOR P 200,1 e revestimento de aço até modelo P 300,1. Têm painel elétrico integrado no queimador. Todos os queimadores possuem grande versatilidade em diferentes tipos de aplicação: doméstica, comercial e industrial. Dois estágios com servomotor hidráulico ou elétrico até modelo MAIOR P 400,1. Cabeça de combustão ajustável para a regulação sintonia fina e combinando com câmara de combustão diferente. Versão de modulação com o controlador do sistema PID com display de set point digital e valor em tempo real. Ecoflam oferece a gama eletrônica com BMS a partir da saída de 2 MW até 17 MW em monobloco e até 25 MW na configuração duoblock com painel elétrico montado no queimador ou a pedido, com painel elétrico separado. www.prbcombustao.com.br

Ventosa de Bernoulli

A ventosa de Bernoulli OGGB apresenta o conceito de sucção para pegar a peça, gerado pela alta velocidade do ar no escape, reduzindo consideravelmente o contato entre a peça e o material. O fluxo de ar gera a sucção da peça por meio do princípio de Bernoulli tornando 18

- Set a Dez 2013

o processo extremamente confiável, além de proporcionar uma operação mais silenciosa e sem sujeira. Outra vantagem associada a este produto é a manipulação de peças sem a necessidade da utilização de uma geradora de vácuo. O produto possui um range em três opções de diâmetro – de 60, 100 e 140 mm. É ideal para o transporte de células solares, wafers, filme fino, plástico, vidro, placas de circuito impresso, folhas de metal irregulares, madeira e peças grandes e flexíveis como papelão, têxteis, fibra ou carbono, pois o contato entre a ventosa e a peça é mínimo. www.festo.com.br

Lubrificante para Matrizes

Os lubrificantes Forgelube para matrizes e billets utilizados nos processos de forjamento a quente ou a morno incorporam todas as características desejadas pelos forjadores, entre as quais podemos citar: 1) Aderência na medida certa ao substrato metálico das matrizes ou billets para assim facilitar o fluxo do metal sendo forjado e o preenchimento pleno da matriz, 2) Excelente poder desmoldante e secagem muito rápida, 3) Proteção e conservação das matrizes preservando e prolongando sua vida útil, 4) Zero sedimentação em sua forma concentrada e mínima quando diluído, 4) Facilidade de diluição com água e aplicação por pulverização, 5) Diluições variáveis que podem chegar ate 1:20 (produto/ água), 6) Relação custo/benefício técnico e comercial altamente competitivo. www.forgelube.com

Agente Desmoldante

O LUBRODAL F 318 H - BR é um eficaz agente desmoldante miscível em água, isento de óleo e grafite. O produto é indicado para os processos metalúrgicos de conformação automática a quente (1.200°C). É fornecido concentrado e para seu uso deverá ser diluído em água. As soluções são estáveis e garantem ritmo de forjamento de alta velocidade. Os equipamentos operam de forma limpa e com custo reduzido. www.fuchsbr.com.br

Forno de Aquecimento por Indução de Tarugos para Forjaria Possui sistema de troca rápida de indutores, produção de 1t/h a 20 t/h. Conversores transistorizados até 3000 kW, opcionalmente tiristorizados. Tecnologia: ITG Induktionsanlagen GmbH - Alemanha. www.metaltrend.com.br

Livro: "Montagens Industriais Planejamento, Execução e Controle"

A Artliber Editora lançou a quarta edição do livro "Montagens Industriais – Planejamento, Execução e Controle", de autoria de Paulo S. Thiago Fernandes. Ele aborda os fundamentos referentes à implementação da atividade de montagem, que corresponde à etapa final dos projetos de implantação, ampliação ou reforma de unidades industriais; atividades inerentes a um país em franco crescimento. A

Produtos novidade desta edição, que foi ampliada e atualizada, é a inclusão de um novo capítulo - Montagem de Tanques de Armazenamento -, que nas palavras do autor consiste em uma modalidade de montagem “com particularidades bem características e cada dia mais importante, considerando-se as crescentes perspectivas de nosso país em relação à exploração do Pré-sal”. "Montagens Industriais - Planejamento, Execução e Controle" é indicado especialmente aos profissionais que trabalham direta ou indiretamente com obras de construção e montagens, como engenheiros, técnicos, supervisores e administradores em geral, bem como professores e estudantes de escolas técnicas e de engenharia. www.artliber.com.br

Tecnologia Servo

Graças à tecnologia servo, a cinemática do martelo da prensa agora pode ser livremente programada enquanto a máquina está em funcionamento, praticamente qualquer movimento é possível. Por exemplo, o servo-acionamento pode retardar o martelo durante a transferência da peça para que tenha um maior tempo para o resfriamento da ferramenta. Para o processo de conformação subsequente, isto pode ser acelerado novamente para reduzir

Líder mundial em tecnologia de banhos de sais

o tempo da pressão de contato. Além disso, a velocidade de conformação poder ser também perfeitamente adaptada ao material e à geometria da peça. Como resultado, temos tempos de ciclos mais curtos e melhor desempenho de produção, bem como uma longa vida útil da ferramenta e um aumento da qualidade da peça. www. schuler.com.br

Software de Simulação de Processos de Conformação Simufact.forming - Versão 12 A Simufact lançou a nova versão do software de simulação Simufact.forming no final de novembro, o Simufact.forming versão 12. Principais aplicações: forjamento em matriz, conformação a frio, conformação de chapa, qualquer método de conformação por rolo, forja em matriz aberta, união mecânica, bem como simulação da microestrutura. Principais características do software: Interface usuário Microsoft Windows intuitiva, fácil de usar (arrastar e soltar), fácil aprendizado, utiliza terminologia da tecnologia da conformação, estrutura clara com uma área do objeto (ferramental, prensas, materiais etc), área de processo (operações de conformação) e uma área de resultados gráficos, de modelagem. www.simufact-americas.com

- Sais para tratamentos térmicos e termoquímicos (nitretação, cementação, carbonitretação, têmpera, revenimento, recozimento, martêmpera, austêmpera,...) de metais ferrosos e não-ferrosos - Sais para transferência de calor - Sais para vulcanização de borracha - Sais para limpeza de superfícies metálicas - Produtos para oxidação negra a quente e a frio - Pastas para solda-brasagem - Pastas protetivas contra cementação e nitretação gasosa - Polímeros para têmpera e resfriamento de metais - Catalisadores de níquel para geradores endotérmicos e dissociadores de amônia - Granulados para cementação sólida

DURFERRIT DO BRASIL QUÍMICA LTDA Av. Fábio Eduardo Ramos Esquivel, 2.349 - Centro - Diadema - SP Tel.: (11) 4070 7236 / 7232 / 7226 - Fax: (11) 4071 1813 www.durferrit.com.br Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 19

Novidades da Indústria

Ferraduras de titânio mostram o galope da impressão 3D Se faltava alguma coisa para ser fabricada usando impressoras 3D, agora não falta mais. Engenheiros do Instituto CSIRO, na Austrália, imprimiram ferraduras para cavalos de corrida. E eles não estavam para brincadeiras, por dois motivos. O primeiro é que eles demonstraram que a flexibilidade da fabricação aditiva permitiu criar ferraduras mais eficientes, o que foi auferido pela velocidade dos cavalos que as calçaram - eles ganharam as corridas. O segundo é que os pesquisadores estavam desenvolvendo a impressão 3D com metais e usando um dos materiais mais promissores para inúmeras aplicações, sobretudo na indústria aeroespacial: o titânio. "Imprimir uma ferradura para um cavalo de corrida usando titânio é inédito para os cientistas e demonstra a grande gama de aplicações nas quais essa tecnologia pode ser usada," disse John Barnes, líder do projeto. Cavalos de corrida normalmente usam ferraduras de alumínio, que pesam cerca de um quilograma - as ferraduras de titânio pesam metade disso e são mais resistentes. Além disso, cada casco do cavalo é modelado em 3D por um escâner, o que permite a fabricação de ferraduras que se encaixam

perfeitamente. Isto é em parte devido ao fato de que as características da peça podem ser determinadas com mais precisão. Exemplos incluem peças com chapas remendadas ou o método “revenido sob medida.” A Schuler também colaborou em um projeto conjunto patrocinado pelo Ministério Alemão de Ciência e Pesquisa intitulado “Tratamento térmico flexível para moldar de forma personalizada as características das peças e o aumento da eficiência energética da cadeia do processo de forjamento a quente.” O foco principal eram peças, tais como pilares B: elas devem ser tão rígidas quanto possível no meio, mas capazes de serem deformadas nas suas extremidades, a fim de absorver a energia em situações de acidente. Isto pode ser conseguido usando matrizes com diferentes zonas de temperatura, que são quer aquecidas, arrefecidas ou isoladas. Em sua palestra “Linha de corte a laser flexível como uma alternativa à estampagem clássica,” Peter Wolter e Manuel Hunger apresentaram um desenvolvimento da Schuler Automação em Hessdorf. A nova linha de corte a laser da Schuler combina a comprovada tecnologia de alimentação de bobina com a inovadora tecnologia de corte a laser

Os pesquisadores estão desenvolvendo a impressão 3D com um dos metais mais promissores para a indústria aeroespacial, o titânio. [Imagem: CSIRO]

e, portanto, cria o primeiro processo contínuo de corte de bobina a laser. A capacidade de programar individualmente várias cabeças de corte a laser trabalhando em conjunto garante maior flexibilidade e oferece novas perspectivas - com taxas de transferência até então desconhecidas - para o corte de chapas sob medida. Isto irá desempenhar um papel cada vez mais importante na prensa de endurecimento.

JMatPro agora também no Brasil e na América do Sul

Hatebur terá novo representante no Brasil a partir de Janeiro/2014

O JMatPro é um programa capaz de calcular uma grande variedade de propriedades de materiais, voltado em particular para ligas multicompostas utilizadas na indústria. Os módulos padrões do software são baseados nos tipos de cada material, incluindo aços, ferro fundido, ligas inoxidáveis, ligas de alumínio, titânio, cobalto, níquel, magnésio, zircônio e ligas para soldagem. Esta ferramenta foi desenvolvida para possibilitar que qualquer engenheiro ou pesquisador possa adquirir informações sobre propriedades e comportamento de materiais úteis em suas atividades diárias. O JMatPro é elaborado levando em consideração fatores como: testes extensivos de validação dos modelos para garantir a previsão de propriedades; cálculos rápidos e robustos; facilidade de utilização com uma interface intuitiva (não é necessário treinamento); ajuda online extensiva; interface de gerenciamento de dados para busca por meio das propriedades calculadas. Em função da composição química do material, o JMatPro pode fornecer o equilíbrio de fases estáveis e metaestáveis, as propriedades físicas e termofísicas, os cálculos para solidificação, as propriedades mecânicas e as transformações de fases. Para obter versões demonstrativas, estudos de casos e mais informações, ligue +55 31 8834-0504 ou acesse o site http://www. sentesoftware.co.uk.

A Hatebur Umformmaschinen AG, empresa suíça com filiais e representantes ao redor do mundo, é líder mundial no desenvolvimento e fornecimento de equipamentos e ferramentas para forjarias, sempre focando em peças de precisão e grandes volumes de produção. A partir de Janeiro de 2014, a empresa será representada oficialmente no Brasil pela empresa Eins Soluções em Engenharia Ltda, de Blumenau/SC. Os equipamentos da empresa são produzidos por intermédio da combinação de inovação, décadas de experiência e processos tecnologicamente modernos.

- Set a Dez 2013

SECO/WARWICK do Brasil Indústria de Fornos Ltda

Fornos e Estufas Industriais

. Fornos à Vácuo para Tratamento Térmico . Fornos de Brasagem sob Atmosfera . Fornos de Fusão e Tratamento Térmico de Alumínio . Fornos de Sinterização sob Atmosfera Controlada . Estufas de Secagem, Desengraxe e Polimerização . After Burners Industriais

Tel.: (011) 4525-1047 / 3109-5900 E-mail: engefor@engefor.com.br www.secowarwick.com

Novidades da Indústria

Peças para o caminhão da Renault produzido na linha de prensas da Schuler Com a introdução da norma Euro 6 de emissões para caminhões em 1° de Janeiro de 2014, as emissões de óxido de nitrogênio admissíveis para caminhões com peso acima de 3,5 toneladas vai cair em 80%. A Renault Trucks usou esta alteração para rever a sua gama completa. O lançamento oficial foi realizado na França, em junho de 2013, e continuará nos países onde a Renault Trucks é representada ao longo dos próximos meses. Algumas das peças utilizadas para a construção de caminhões da empresa são produzidas numa linha de prensas hidráulicas de alto desempenho fornecida pela Schuler. A sua resistência particular é o seu alto nível de produtividade, ao mesmo tempo em que oferece uma grande flexibilidade. “A Renault Trucks utiliza tanto as matrizes já existentes, de uma linha de prensas mais antiga, quanto novas matrizes desenvolvidas especialmente para a produção das novas cabines de caminhões", explica o Dr. Martin Habert, diretor da Schuler SMG e Chefe de Tecnologia no Campo de Prensas Hidráulicas. “A nova linha também permite que o cliente troque as matrizes de forma extremamente rápida." Com a ajuda de um sistema de troca automática, os operadores de máquinas podem trocar o conjunto completo de matrizes, utilizando ferramentas robóticas, em menos de cinco minutos. Ao todo, mais de 80 diferentes conjuntos de matrizes são utilizados na linha: “Isso faz com que a produção, até dos menores tamanhos de lote, seja simples e econômica". A Schuler não somente forneceu a prensa hidráulica líder com 2.000 toneladas de força e as três prensas hidráulicas de acompanhamento com 1.000 toneladas de força cada uma, mas também o carregador de blanks e outros equipamentos de automação, tais como os Crossbar Robots, descarregamento dos Crossbar Robots e dois transportadores de saída. Toda a linha pode atingir velocidades de até onze golpes por minuto com superfícies lisas de 4,1 por 2,5 metros. Com duas peças por golpe, a linha pode produzir 22 peças por minuto.

A Schuler também forneceu o equipamento de automação, tais como os Crossbar Robots (robôs transversais), carregador de blanks e dois transportadores de saída

- Set a Dez 2013

Precisão e Confiabilidade “Em termos de precisão e confiabilidade, o processo é como um relógio suíço", diz o Dr. Habert. “Tudo funciona como um relógio." Primeiro, o carregador de blanks separa os blanks individualmente com a ajuda de ímãs magnéticos de forma que o robô pegue somente um blank da pilha para colocar na correia transportadora. Na estação de centragem ótica subsequente, os blanks individuais são capturados por uma câmera e suas coordenadas

São utilizadas tanto as novas matrizes especialmente desenvolvidas como as já existentes para produzir as novas cabines de caminhão

enviadas para o robô de carregamento. Este último, em seguida, coloca os blanks centralizados na posição correta dentro das matrizes da prensa, prontos para a estampagem. As peças recebem então sua forma final nas prensas que se seguem. Os Schuler Crossbar Robots transportam as peças de uma estação para outra, antes que elas sejam colocadas em um dos transportadores de saída. A linha completa foi adaptada para as dimensões exatas da linha de produção dos caminhões da Renault. A utilização dos Crossbar Robots significa também pequenas distâncias entre as prensas, já que as peças são movidas numa direção linear e transportadas de uma estação para outra sem o habitual giro de 180 graus. Isso reduz o tamanho total da linha. Juntamente ao seu cliente, a Schuler aprimorou o fluxo de material também reforçada na linha de produção, bem como otimizou o armazenamento e a manutenção das matrizes conformadoras. Serviço e Manutenção para Produtividade Adicional A Renault Trucks em Lyon tem tido sucesso utilizando uma prensa hidráulica com automação da Schuler para blanking e corte desde 2005. Um extenso programa de serviço também foi acordado para a nova linha. Isso não só inclui o planejamento do layout e projeto ideal da linha adaptados exatamente aos requisitos de fabricação do cliente: os especialistas da Schuler também iniciaram a produção na linha de prensas e otimizaram a produção com várias matrizes. Os funcionários da Renault Trucks também receberam um treinamento extensivo para a operação da linha de prensas. Além disso, o pacote inclui serviço remoto e um pacote de peças de reposição adaptadas à linha. A “Manutenção Produtiva Total" (ou TPM , do termo em inglês) é o termo específico utilizado para descrever a forte influência que a manutenção tem sobre a produtividade global da linha. “A Renault Trucks tem uma linha de prensas que corresponde totalmente aos princípios da TPM", conclui o diretor administrativo da Schuler, Dr. Martin Habert. “A excelente acessibilidade da linha garante que a manutenção continuada seja fácil - minimizando, assim, o tempo de inatividade."

Novidades da IndĂşstria

Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 23

Coluna: Sindiforja Udo Fiorini | udo@revistaFORGE.com.br

33º SENAFOR: Discurso de abertura proferido pelo Sr. Harry Eugen Josef Kahn, presidente do Sindiforja

om dia Senhores e Senhoras. Sentimo-nos honrados, na qualidade de Presidente do Sindiforja, de cumprimentarmos a todos os presentes a esta edição da Conferência Internacional de Forjamento Brasil - 33º SENAFOR. Com toda certeza, lamentavelmente, principalmente para a indústria de forjaria, o quadro que hoje nos apresenta é completamente diferente daquele vivido em nossa história mais recente. A caminhada rumo ao futuro e ao progresso, face à nossa inserção no mercado internacional, tornou-se muito mais árdua, mormente face à concorrência dos países asiáticos, para os quais foram abertas “nossas porteiras”, para entrada de seus produtos, gerando desemprego no Brasil, pois estes produtos são altamente subsidiados por uma moeda com grande defasagem em relação aos custos e defasagem cambial brasileira. Esta desenfreada escalada de importações predatórias (previsão de débito da balança das autopeças para 2013 será em torno de US$ 8 bilhões de dólares com tendência para crescimento), com gravidade ímpar, fez com que o Sindiforja desenvolvesse, em defesa não só de nossas forjarias, mas de todo setor produtivo em geral, o “Projeto Antidesindustrialização”, cujo escopo principal é o respeito ao percentual do conteúdo local/nacional estabelecido por Lei e que não vem sendo respeitado, para obtenção de financiamentos junto ao FINAME (com juros negativo). O advento do Programa Inovar-Auto, a iminência da adoção do Programa Inovar Peças, e também com o Rastreamento do Conteúdo Local (o chamado DNA da peça), será deveras oportuno, porém imprescindível, a regulamentação de ambos, pois, sem isto, em nada aproveitará ao Setor de Autopeças Forjadas, que vêm sendo sistematicamente adiados, desde março/2013. O “Projeto Antidesindustrialização” desenvolvido pelo Sindiforja, com bases sólidas e totalmente consistentes, cujas sugestões foram apresentadas ao Governo Federal, constam da Agenda Setorial do “Plano Brasil Maior 2”. Com o agravamento dos custos industriais, o Sindiforja não se quedou silente face às grandes dificuldades que nossas empresas têm para atender a critérios de segurança e saúde impostos pelas Leis trabalhistas, que são muito mais rígidos que aqueles observados pelo chamado “Primeiro Mundo”. Neste tópico, o Sindiforja vem realizando reuniões de trabalho, por meio de sua Comissão para Saúde e Segurança do Trabalho, contando com a presença de Engenheiros altamente capacitados para dirimir dúvidas e minimizar dificuldades, e apresenta sugestões de aperfeiçoamento às NRs. para entidades governamentais. Ressaltamos as crescentes dificuldades operacionais que têm sido impostas pelas normas de segurança que não deveriam inviabilizar as produções. Vide por exemplo as NRs. 10, 12, 13 e a tradução da Norma 24

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ISO 13.849, entre outras. Importante que fique consignado que não somos contra e aprovamos iniciativas que busquem proteger o trabalhador, porém devem ser exequíveis. Em conjunto, a CNI, FIESP, FIRJAN, FIERGS, com nossa participação, estão buscando um melhor equilíbrio neste cenário para que as Normas de Segurança Harry Eugen Josef Kahn, presidente do Sindiforja vigentes e as futuras sejam exequíveis, pois as indústrias brasileiras têm muita dificuldade para cumpri-las/implementá-las. O segmento de forjaria, inobstante todos percalços, às duras penas, vem conseguindo subsistir. É inconteste também que o enfrentamento e o êxito desses desafios passam necessariamente pela absorção de novas e avançadas tecnologias e adaptações das empresas às vicissitudes decorrentes do mercado, no qual a política cambial trabalha contra as indústrias brasileiras. Assim, cada empresa deverá determinar a sua principal característica competitiva, aprimorando sua qualidade e sua capacidade. O segmento de forjaria, buscando estar sempre em contemporaneidade com o futuro, vem traçando suas linhas de desenvolvimento. Neste intuito, o Sindiforja está se aparelhando para melhor atender aos interesses de suas associadas, começando pela revisão e atualização de seu Estatuto Social, com sua modernização para torná-lo mais ágil e acessível aos tempos atuais. Por oportuno alertamos sobre a implementação do Sistema E- Social, que se dará a partir de janeiro/2014, e irá propiciar aos órgãos governamentais uma total integração e padronização dos cadastros de informações e ocorrências advindas das relações de trabalho das Pessoas Físicas e Jurídicas. Não podemos deixar de destacar a postura e o desprendimento do Professor Lirio Schaeffer, que, com seu conhecimento internacionalmente reconhecido como uma das mais conceituadas autoridades em forjamento, à frente do Laboratório de Transformação Mecânica de Universidade Federal do Rio Grande do Sul, sempre solícito, se traduz num incansável e intransigente posicionamento na defesa e em prol do desenvolvimento técnico e dos interesses do setor forjador brasileiro. É por isso que o Sindiforja e a Universidade Federal do Rio Grande do Sul não têm dúvidas da real importância deste evento ímpar, não só para o segmento de forjaria, mas para todo o setor produtivo em geral. Muito Obrigado.

Coluna: LUBRIFICANTES PARASindiforja MATRIZES DE FORJA FORJADOS DE QUALIDADE • Análise profunda junto com o forjador sobre o processo de forja e suas necessidades • Criteriosa seleção do lubrificante para forja • Assistência e suporte na identificação das necessidades relacionadas ao armazenamento e aplicação do lubrificante nas matrizes

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Coluna: Ambiente Gerencial Wagner Aneas é destaque nas mídias sociais no setor metal-mecânico. Pós em Ciências Sociais. É diretor da W.ANnex Consultoria e Representações. É consultor da Câmara Setorial de Ferramentarias e Modelações - CSFM da ABIMAQ e membro da Comissão Organizadora do Moldes ABM - Encontro Anual da Cadeia Produtiva de Ferramentas, Moldes e Matrizes (Coordenador das edições 2008 e 2009). Atuou recentemente como pesquisador bolsista do CNPq, no IPDMAQ. wagneraneas@ig.com.br

Palavras São Palavras WAGNER ANEAS

“

a gente nem percebe o que disse sem querer.’’ Assim falou o rei Roberto Carlos. Mas poderia bem ser algum guru da gestão. Não como na canção que se referia ao amor e aos sentimentos que permeiam um relacionamento afetuoso, pretendo abordar aqui sobre as vezes em que no ambiente corporativo, nos relacionamentos profissionais, falamos sem muita atenção, sem o devido cuidado. E, para nossa infelicidade, atitude não rara na correria do dia a dia. Momentos em que utilizamos alguma palavra não muito adequada ou precisa, incorporada a alguma determinação, ordem ou comando, gerando obstáculos à clareza e à assertividade, condições que tanto contribuem para o bem de nossos negócios, e, se me permitem um ligeiro parêntese, eu também recomendaria mais atenção nas palavras - e atitudes - que magoam e depreciam. Em alguns casos, podem ser interpretadas como assédio moral. Atue, então, dentro dos preceitos da boa educação, polidez e respeito. Ao menos que seu interlocutor tenha problemas de audição, não eleve o tom de voz. Pois bem, devemos tomar cuidado com aquilo que nos parece evidente. Particularmente, vejo limites consideráveis na abrangência do óbvio (já andei falando isso em outras ocasiões). Outro dia perguntei ao meu filho após vê-lo com seu vídeo game: “Você já estudou, para a prova?”. E ele respondeu: “Sim, pai, estudei”. Porém, como o resultado que acabou chegando não correspondia àquela convicta resposta que eu havia recebido, não tive receio em questioná-lo novamente: “Você não havia dito que estudou? Como tirou esta nota?” (baixa, é claro). O debate continuou: “Pai, eu juro que estudei”. Diante da afirmação com tamanha convicção eu tinha a alternativa de considerar que ele, deliberadamente, estaria faltando com a verdade (talvez tivesse sucesso na vida como ator por representar tão bem, e não como engenheiro). Entretanto, havia ainda outra possibilidade: nós dois estávamos falando sobre a mesma coisa? O verbo “estudar” significava uma ação idêntica para mim e para ele? E se ele realmente, em sua concepção, acreditava que “estudou”, mas do jeito que ele entende por estudar? E se este jeito de estudar não está 26

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funcionando? Seria melhor investigar. Passei a observar mais atentamente como ele se preparava para as provas. Aí descobri que às vezes ele apenas lia o capítulo da prova e, em outras, simultaneamente, ele lia, ouvia música no mp4, dava uma espiadinha na tv e/ou no celular, tomava um suco e coçava o dedão do pé... Este método poderia funcionar? Para alguns, quem sabe? (Tenho dúvidas). No caso dele, o efeito nos convencia que era “provavelmente” uma concepção equivocada! Afinal, o próprio ato de “ler” não significa necessariamente “entender”. Lembremo-nos dos analfabetos funcionais que sabem ler palavra após palavra e mesmo assim possuem grande dificuldade para efetuar uma conexão que faça sentido e captar a mensagem do texto, de uma breve reportagem de jornal, que seja. Para sorte de meu filho (ou infortúnio, depende da ocasião e da perspectiva dele, é claro) minha experiência na educação possivelmente trouxe este questionamento e, dessa forma, foi possível contribuir com seu aprimoramento acadêmico (talvez ele não esteja convencido disso). Mostrei a ele outras alternativas possíveis de como estudar que poderiam ajudar na construção do conhecimento, referente aos respectivos conteúdos curriculares. Dedicação e atenção exclusiva ao texto, sublinhar pontos importantes, questionar-se sobre conceitos, buscar informação adicional e, sobretudo, não apenas ler, mas transcrever alguns tópicos e resumir com esquemas rápidos determinadas passagens, seriam algumas das estratégias possíveis. Como nosso interesse não está ligado ao horizonte escolar e seus pressupostos didático-pedagógicos (e o espaço é curto) vamos ao ponto. Utilizei esta introdução para demonstrar que muitas vezes ao solicitarmos que alguma tarefa seja efetuada por nosso colaborador, simplesmente, imaginamos que ele tenha entendido perfeitamente aquilo que se esperava dele. Todavia, isso (na maioria das vezes) pode não corresponder à realidade. E, vejam bem, é aplicável tanto ao profissional alocado em uma grande empresa sociedade anônima multinacional, como para trabalhadores ditos domésticos. Não estou exagerando. Por exemplo, você pede para “organizar” certas coisas no Departamento. O que os membros de sua equipe pensam sobre organização? Sim, existe um senso comum que

Coluna: Ambiente Gerencial dá conta deste conceito, mas suas expectativas estão inseridas nestes parâmetros, ou quem sabe, não seriam superiores? Sem falar nos critérios de elencar prioridades. Começar por onde? Dar preferência a que? É preciso deixar claro ao dizer que se faça “x” ou que se faça da forma “y”, quais os significados que você está atribuindo ao “x” e ao “y”. Porque depois que o serviço for concluído de maneira inadequada, sem contemplar a verdadeira demanda, não adianta procurar o culpado e o pescoço para colocar a corda. O tempo já foi perdido e este não se recupera mais. Testes periódicos de visão são ótimos, podem evitar acidentes no ambiente de trabalho. Contudo, o indivíduo pode ver perfeitamente sem, de fato, perceber algo relevante. Em diversas situações era esperado que o camarada percebesse, mas ele apenas viu. Aliás, será que alguém sem comprometimento será capaz ou ao menos estará disposto a perceber? Você acha isso? Ou acredita? Olha aí mais duas palavrinhas danadas para gerar confusão. Pobre do rapaz que disser ao pai de sua futura noiva que “acha” que ela é a mulher de sua vida. Contemplando agora mais diretamente a indústria, citarei a palavra: qualidade. Esta é clássica (até para aqueles que já passaram pela ISO). Você é categórico com a equipe, exige um produto, um serviço, um atendimento de qualidade. E o que você entende por qualidade? E sua equipe? Não seria bom combinar? Que tal, a seguir, falarmos também sobre inovação? Trata-se de um conceito relativamente simples (dá para recorrer a lei e manuais), porém várias pessoas não dominam e se confundem. Inovação ou invenção? Qual a diferença? Toda invenção é uma inovação? Vou provocar um bocado mais: e no campo das Artes, posso aplicar este conceito de inovação, tal como aplico para a Indústria? Produtos, processos, resultados, ganhos de competitividade? Muito capitalismo para pouco compasso e harmonia. Onde se encaixaria o belo? Começou a complicar, né? Alguém hesitaria em concordar que é importante “pensar fora da caixa”? Não pode ser pertinente buscar contribuição em outras áreas do conhecimento? Então será útil alinharmos alguns conceitos, não é? Cada vez mais precisaremos fazer isso com maior frequência. Procure conhecer a grade curricular de um curso superior na área de Nanotecnologia. Você encontrará física, química, biologia, genética, materiais, cálculo. A interdisciplinaridade é tendência. Como promover o diálogo entre este povo? Como ficaremos diante daqueles que adoram gastar seu “engenheirês”? Entendimento é pressuposto de globalização. Vai querer ficar de fora? Sei que às vezes é conveniente para alguns manterem-se no campo da ignorância, porque a qualquer momento é possível apontá-la como justificativa para o erro (“Ah, eu não sabia! Você não me disse que era assim! Eu entendi outra coisa”). Portanto, por motivos como este (entre tantos), é imperativo dedicar um tempo para explicar melhor, com paciência e didaticamente, suas instruções e objetivos. É sim responsabilidade da liderança escolher os meios que mais adequadamente suas ideias sejam compreendidas. Deve estar pronto para falar com clareza (e educadamente), com um homem humilde, tal como com um profissional pós-graduado. O líder entre o conjunto de suas competências deve possuir a habilidade de se comunicar com eficácia, com seus diferentes públicos (apesar que já conheci muitos que nunca fizeram questão de deixar claro o que pretendiam, justamente para existir a possibilidade de transferir o erro para um outro). É isso. Esta era a reflexão, que acho (ops!) acredito, ser oportuna. Quanto ao meu filho? Bem, ainda estamos tentando alinhar uma definição para “estudar”. Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 27

Coluna: Pesquisa e Desenvolvimento

Engenheiro metalúrgico, doutor em engenharia, pesquisador do Laboratório de Transformação Mecânica da UFRGS, tendo participado ou coordenado projetos na área de conformação mecânica de aços e ligas leves de uso aeronáutico - brito@ufrgs.br

Microforjamento Exige Novos Métodos de Projeto ALBERTO MOREIRA GUERREIRO BRITO

microforjamento e suas variantes, como a microextrusão e o microrrecalque, são exemplos de processos de microconformação. Esta, por sua vez, é uma técnica utilizada para a manufatura de peças de tamanho reduzido e produção em massa por intermédio de conformação mecânica. As peças produzidas por esse tipo de processo podem ser aplicadas a sistemas microeletromecânicos, em telefones celulares, tocadores de MP3 e outros equipamentos eletrônicos, como também para equipamentos médicos que exigem instrumentos menores para reduzir traumas de cirurgias. Desde o trabalho pioneiro de Geiger [1], muita pesquisa tem sido feita nesta área. Nesse estudo, Geiger definiu uma micropeça como sendo aquela com pelo menos duas dimensões inferiores a 1 milímetro. Se a peça tiver duas ou mais dimensões entre 1 e 10 milímetros ela é considerada uma mesopeça. Tamanhos

Figura 1. Peças fabricadas por microconformação: (a) micropinos para microcircuitos [1]; (b) pino com 1 mm de diâmetro [2]; (c) peças microforjadas e microextrudadas [3]; (d) e (e) micropeças fabricadas por processos de microconformação [4]

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acima de 10 milímetros definem peças de tamanho macro, enquanto nanopeças são definidas como aquelas com menos de 0,1 milímetro. Vários resultados obtidos indicam que os métodos de projeto para peças de tamanho convencional não podem ser aplicados diretamente sobre processos de microconformação devido a fatores físicos, irrelevantes para processos convencionais, mas que têm influência em processos de microfabricação. Um desses fatores é chamado de “efeito do tamanho da peça” e está relacionado com a microestrutura do material. Poucos defeitos na microestrutura de uma peça convencional não afetam o desempenho da mesma, mas podem influenciar muito as propriedades de uma micropeça, pois neste caso se tem poucos grãos na microestrutura da peça como um todo. A Figura 1 mostra alguns exemplos de peças microforjadas [1 - 4]. Os efeitos de tamanho da peça podem ser divididos em efeitos físicos e efeitos de estrutura. Dentre os efeitos de estrutura estão a microestrutura do material, como tamanho de grão e a sua orientação cristalográfica, sendo que a influência do tamanho de grão ocorre de maneira diferente para processos macro e micro. Isto se dá devido à quantidade reduzida de grãos aumentar a influência dos defeitos microestruturais do material sobre o processo de fabricação e as propriedades mecânicas da micropeça. Esse efeito é demonstrado esquematicamente na Figura 2, na qual uma cavidade de 1,0 mm de diâmetro é utilizada para a conformação de um micropino com materiais de diferentes tamanhos de grão. Se o grão tiver tamanho ASTM 1 haverá menos de cinco grãos ao longo da seção da peça. Para tamanho ASTM 4, o número de grãos será de cerca de 12, e para ASTM 8, cerca de 50. O principal efeito físico a ser considerado no processo de microforjamento é o atrito. Entretanto, ao contrário de processos convencionais nos quais o atrito pode ser descrito apenas como um número a ser considerado para cálculo da força de conformação, na microconformação é necessário, muitas vezes, considerar em detalhes a interface matriz/lubrificante/peça e em casos extremos até mesmo a d= 1 mm

d= 1 mm

Grão ASTM 1

Grão ASTM 4

Grão ASTM 8

Figura 2. Representação esquemática da relação entre o tamanho da micropeça e o tamanho de grão do billet inicial [7]

Coluna: Pesquisa e Desenvolvimento Área de contato real

Bolsões de lubrificante

F Matriz Peça Figura 3. Representação esquemática da superfície de contato matriz/peça com bolsões de lubrificantes e vales abertos para o exterior [8]

Figura 4. Modelo esquemático mostrando a redução da superfície de contato matriz/peça capaz de reter lubrificante com o aumento da miniaturização

força da gravidade. Um estudo conjunto visando a entender como o efeito de tamanho da peça afeta o atrito entre o material sendo forjado e a matriz de forjamento foi recentemente realizado pela Escola Técnica da SATC, em Criciúma/SC, e o Laboratório de Transformação Mecânica da UFRGS, em Porto Alegre/RS. Nesse projeto de pesquisa o teste de compressão de anel foi utilizado para determinar o coeficiente de atrito, para micro e mesopeças, em quatro diferentes materiais: um aço carbono (SAE 1020), um aço inoxidável (AISI 304), uma liga de alumínio (AA 6351) e um latão (C34000). Para verificar o efeito de tamanho da peça no atrito foram utilizados anéis de três diferentes geometrias. As curvas de calibração do teste foram determinadas por meio de simulação numérica utilizando o software comercial Simufact.FormingTM, alimentado com curvas de escoamento obtidas, por intermédio de ensaio de compressão, com corpos de prova de 5,0 mm de diâmetro e 8,0 mm de altura, para cada material. Os resultados confirmaram a tendência, normalmente encontrada na literatura, de aumento do valor do atrito com a redução do tamanho da peça. Essa tendência foi desprezível nos ensaios sem lubrificante. Esse efeito foi maior nos aços, seguido pelo latão e menor na liga de alumínio. As curvas de calibração para os anéis menores foram praticamente idênticas (comparando-se os materiais), mas para os anéis maiores mostraram alguma diferença. Isto parece indicar que à medida em que o tamanho da peça é reduzido, o atrito assume um papel cada vez maior na forma como o material escoa. Por outro lado, para peças maiores as propriedades do material parecem desempenhar um papel preponderante. Para explicar esse comportamento do atrito em função do tamanho da peça é necessário lembrar que os modelos matemáticos são normalmente utilizados para descrever o atrito (Lei de Amonton-Coulomb e a Lei do Atrito Constante de Prandtl). Essas leis são independentes do tamanho da peça e, portanto, quando utilizadas para o levantamento de curvas de calibração para peças pequenas podem levar a estimativas equivocadas do atrito. Assim, parte da pesquisa atualmente realizada em micro e nanotribologia tem como objetivo a determinação de uma lei geral de atrito que leve em consideração o efeito de tamanho da peça. Isto pode ser feito, em parte, utilizando-se a lei geral de atrito desenvolvida por Wanheim e Bay [5 – 6]. Essa lei considera que do ponto de vista microscópico uma superfície é formada por inúmeros picos e vales que definem sua rugosidade, ou seja, na maioria das vezes o contato entre duas superfícies é limitada aos picos mais elevados de ambas enquanto os vales permanecem intocados. Durante o processo de forjamento os picos são comprimidos e sua

área aumenta para suportar o aumento da carga. A Figura 3 mostra esquematicamente o que ocorre quando lubrificante é aplicado à interface matriz/peça. Alguns vales, especialmente aqueles distantes da borda da superfície de contato, retêm o lubrificante formando bolsões fechados, conforme visto na figura. Como resultado, a força de atrito é reduzida devido ao fato de que parte da tensão normal é absorvida por esses bolsões de lubrificante. Por outro lado, alguns vales, próximos ao contorno da superfície de contato matriz/ peças, não retêm lubrificante, pois são abertos para o exterior [8]. Com base no exposto na Figura 3, um modelo que explica o aumento do atrito com a miniaturização pôde ser imaginado e é mostrado na Figura 4. O modelo supõe que a região onde os vales não são aptos a reter o lubrificante tem uma espessura aproximadamente constante. Então, com o avanço da miniaturização é cada vez menor a percentagem da superfície de contato que possui uma lubrificação efetiva, podendo-se atingir uma situação na qual nenhum lubrificante é retido [8]. Este modelo também explica os resultados obtidos no projeto desenvolvido pela SATC/UFRGS em que o aumento do atrito com a miniaturização foi desprezível nos ensaios sem lubrificante. Explica também porque o efeito da miniaturização foi mais pronunciado nos aços do que nas ligas não ferrosas menos resistentes. Referências bibliográficas [1] Geiger, M. et al.. Microforming. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2001, v. 50, 2001, pg. 445-462. [2] Cao, J. et al.. Microforming: experimental investigation of extrusion process for micropins and its numerical simulation using RKEM. Journal of Manufaturing Science and Engineering, ASME, 2004, v. 126, pg. 642-652. [3] Vollertsen, F. et al.. State of the art in micro forming and investigations into micro deep drawing. Journal of Materials Processing Technology, 2004, v. 151, pg. 70-79. [4] “http:// www.micromanufacturing.net /didactico/Desarollo/ microforming/ 2-deep-drawing-in-micro-scale/2-4-applications”. Consulta em 6 de novembro de 2013. [5] Bay, N.; Wanheim, T.. Real area of contact and friction stress at high pressure sliding contact. Wear, 1976, v. 38, pg. 201-206. [6] Petersen, S. B.; Martins, P. A. F.; Bay, N.. Friction in bulk metal forming: a general friction model vs. the law of constant friction. Journal of Materials Processing Technology, 1998, v. 66, pg. 186–194. [7] Brito, A. M. G.. Microforjamento: tecnologia para miniaturização. Metalurgia, Materiais e Mineração, ABMM, 2011, v.67, pg. 487-489. [8] Peng, L. et al.. Friction behavior modeling and analysis in micro/meso scale metal forming process. Materials & Design, 2010, v. 31, pg. 1953-1961. Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 29

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Denis Schwarzenbeck Denis Schwarzenbeck e seu irmão Celso Schwarzenbeck são sócios-proprietários da empresa Polimec Indústria e Comércio Ltda

Polimec é uma empresa especializada em forjamento a frio e morno e usinagem de peças de alta complexidade produzidas a partir de aço ou alumínio. Está situada em Hortolândia, interior de São Paulo. A empresa foi fundada em 1978 pelo pai dos irmãos Schwarzenbeck, Eduard F. Schwarzenbeck. Formado em Economia pela PUC Campinas, Eduardo, como era conhecido, trabalhou na Robert Bosch do Brasil em Campinas de 1956 a 1976. No início da década de 70, ele era responsável pelo departamento de compras da empresa. Naquela época, a Bosch estava interessada em desenvolver fornecedores locais, e Eduardo visitou vários países mundo afora com o intuito de trazer para cá indústrias com know-how específico que estivessem interessadas em instalar subsidiárias no Brasil. Ajudava o fato de Eduardo falar alemão fluentemente. Seu pai, Oskar Schwarzenbeck, o avô de Denis, havia nascido na Alemanha. Veio ao Brasil na década de 20, após o final da primeira guerra mundial. Acabou

parando em Santa Barbara D’Oeste, no interior de São Paulo, onde em uma colônia alemã conheceu a sua futura esposa, também nascida na Alemanha. Denis conta que o seu pai só aprendeu a falar português com seis anos, quando entrou para a escola aqui no Brasil. Antes só falava alemão. Em 1976, Eduardo deixou a Bosch. Havia surgido a possibilidade de participar da instalação de uma fabricante alemã de parafusos na região de Campinas, que contratou Eduardo para a implantação do projeto. Durante a permanência à frente do empreendimento, ele sentia a dificuldade que havia para encontrar componentes como arruelas, necessárias para completar a linha de produtos produzidos pela empresa. Os grandes projetos de infraestrutura no Brasil que os governos militares trouxeram de fora naquela época eram, em sua maioria, alemães. Em geral, os desenhos previam componentes em norma DIN. E não tinha arruela com norma DIN fabricada no Brasil. Havia arruela estampada, mas não com norma DIN. Denis diz que depois de dois anos trabalhando nesta fábrica seu pai se sentia pron-

A família Schwarzenbeck, da esquerda para a direita: Celso, Eduardo e Denis

- Set a Dez 2013

to para dirigir sua própria empresa. Com a ajuda do sogro, que cedeu uma chácara da família, construíram o primeiro barracão, compraram uma prensa e começaram a estampar arruelas com norma DIN. Aproveitando a experiência em forjaria de um outro sócio daquela época eles iniciaram a produção de forjados. Inicialmente para a Bosch, depois para o mercado em geral. Eduardo, com seu tino empresarial, reinvestia todo o lucro na empresa. A Polimec crescia. Vieram as crises do Brasil pós-governo militar: crise Sarney, Plano Cruzado, Plano Verão etc. Mas os mais problemáticos deles foram os Planos Collor I e II, no início da década de 90. De acordo com Denis, a empresa se manteve com recursos da família e superou também esta crise, embora diminuindo de tamanho. Mas em 94, o Plano Real, do governo FHC, fez as coisas piorarem. A moeda estabilizou, só que o Real ficou forte demais. Facilitava a importação e a Polimec ainda sofreu mais, pois o regime automotivo implantado no Brasil derrubou a alíquota de importação de autopeças para 2%. Muitas empresas nacionais do setor foram adquiridas por multinacionais naquele período. Denis conta que nessa época ele estava estudando engenharia de materiais em São Carlos, na UFSCar. Seu irmão tinha terminado engenharia mecânica na Mauá, em São Paulo, e estava começando a trabalhar na empresa. Denis seguiu para a Alemanha, havia obtido um estágio no departamento de pesquisa e desenvolvimento na Siemens, em Munique, no laboratório de novos materiais. Ao telefone com seu pai aqui no Brasil, Denis ficava sabendo que as coisas não iam bem. Contra a vontade ele terminou o estágio na Alemanha e voltou. Completou o último semestre que faltava na faculdade e começou a trabalhar na empresa do pai. Ele e o irmão resolveram buscar novos mercados, e em 1996 a Polimec estreava com um stand na Feira de Hannover, na Alemanha. Além de alguns pedidos do exterior, a iniciativa serviu para eles tomarem conhecimento de

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Denis Schwarzenbeck

novas tecnologias e equipamentos. Se equiparam e no final da década de 90 foram instaladas as prensas e outros equipamentos que eles haviam adquirido. Revitalizaram a empresa, a produtividade melhorou. Em 1999, com somente 60 anos, falece Eduard Schwarzenbeck. Os irmãos Denis e Celso passam a assumir a empresa, agora em definitivo. A esposa de Eduard, com ele na Polimec desde o começo, continua no comando da parte financeira da empresa. Aposentou-se apenas recentemente. No início do ano de 1999, veio uma esperada desvalorização da moeda. Clientes que eles haviam perdido para os produtos importados agora retornavam, com dificuldades na importação. A empresa cresceu nos anos seguintes a taxas de dois dígitos, até 2006. Os irmãos concluíram com bases em estudos que deveriam se especializar na fabricação de peças complexas e com médio volume. Agregaram usinagem e retífica no seu mix de produção. Decidiram crescer no mercado diesel, que para eles tinha mais interesse em função dos equipamentos instalados na empresa.

Na crise internacional de 2008, outra dificuldade. O governo brasileiro havia estimulado o mercado de carros leves, mas o mercado dos pesados estagnou. Auxiliou também a espera da substituição dos motores padrão Euro 3 por motores com padrão de emissão de gases Euro 5. Conforme Denis, o mercado a diesel somente voltou a crescer em 2011. Mas ele comenta que a indústria nacional está totalmente desestruturada. Em sua opinião, no Brasil as forjarias têm um grande problema: o preço do aço. Ele diz: “Nosso aço está caro demais. Hoje, o carro está protegido com 35% de alíquota de importação, o aço está com 17% e as autopeças estão na média de 12 a 14%. A gente está totalmente fora do padrão. Acontece que as indústrias de autopeças estão totalmente pulverizadas, é muito grande o universo, então é difícil uma união.” E complementa sobre a política industrial com conteúdo local: “Tenho a impressão que estão maquiando o conteúdo nacional. A porcentagem do conteúdo nacional de 65% é questionável. O Sindiforja está brigando junto ao Sindipeças, o Paulo Butori está

fazendo um trabalho excelente para que se comprove o índice de nacionalização. Está na lei que para ter Finame tem que ter 65%. Mas não creio que tem 65% de componentes nacionais. Desmonta um caminhão que eu quero ver. Quero que você me comprove de onde veio cada peça”.

Da esquerda para a direita: Sérgio Martins, Denis e Eduardo Schwarzenbeck Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 31

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Forjarias na China: Breve Panorama Atual Detalhe da prensa matriz aberta com manipulador de 30 t, da empresa Zhangjiagang City Guangda

o início de Outubro, aproveitei uma viagem de visita a parentes que moram na China para conhecer um pouco mais da indústria naquele país. Um grupo de empresas da área de forjaria havia me contatado para visitar algumas fábricas do ramo na China, e, assim, tive a oportunidade de conhecer forjarias chinesas em funcionamento. As visitas eram aleatórias, eu não tive conhecimento prévio de quais iria conhecer. Primeiramente, foi visitada a empresa Zhangjiagang City Guangda. Situada na cidade de Zhangjiagang, distante cerca de 150 km de Shanghai, a empresa é uma fabricante de barras e eixos forjados de até 950 mm de diâmetro. A empresa tem sua própria fundição dos lingotes, que depois são forjados em barras redondas ou quadradas de acordo com o pedido. Tem uma usinagem para acabamento das peças. Tem duas prensas de forjamento em matriz aberta, uma de 4.000 t e outra de acabamento das barras com capacidade para 2.000 t. As duas prensas são equipadas com manipuladores automáticos sobre trilhos. Capacidade de 30 t por manipulador. A empresa está em franca expansão, tendo construído (já concluído) um moderno edifício administrativo de 10 andares ao lado da fábrica atual. Na parte de forjamento já adquiriu e deve receber nos próximos 6 meses mais uma linha de prensa de matriz aberta e manipuladores, sendo a prensa de 6.000 t e manipuladores

para atender a esta capacidade. A outra empresa visitada foi a Hangzhou Steam Turbine Casting and Forging, situada em Hangzhou, a aproximadamente 200 km de Shanghai. A empresa fabrica, como seu nome diz, turbinas a vapor. Os eixos destas turbinas são forjados na empresa. Também tem uma fundição integrada na empresa. Na parte de forjamento dispõe de uma prensa de 5.000 t com dois manipuladores com capacidade de 50 t cada, além de outra prensa de acabamento de barras, capacidade para 2.000 t equipada com manipulador automático sobre trilhos com capacidade de 30 t. Duas das outras empresas visitadas me chamaram atenção especial. Em Xian, distante 1.400 km de Shanghai e considerada uma das mais antigas cidades do mundo, com mais de 3.000 anos de existência, fomos visitar uma empresa produtora de barras e chapas de titânio. Aí já me chamou a atenção a quantidade de titânio em operação. Infelizmente, não foi permitido fotografar. Fiquei olhando sem acreditar àquela prensa de 4.500 T amassando tarugos de titânio de 10 t de peso, um após o outro. Mas a visita mais interessante foi à empresa Forging Engineering Research Center Of Aeronautic Large Components, localizada em Yanliang, conhecida como a cidade da aeronáutica. Trata-se na verdade de um centro de pesquisa de componentes aeronáuticos de

Vista completa da prensa matriz aberta com manipulador de 30 t

Detalhe do acabamento da prensa acabadora de eixos

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Prensa matriz aberta com manipulador de 30 t

Manipulador de 30 t

Prensa de matriz fechada com pressão de fechamento de 40.000 t

Fachada do Centro de Pesquisa Forging Engineering Research Center Of Aeronautic Large Components (Centro de Pesquisa de Componentes Aeronáuticos de Grande Porte Forjados), localizado em Yanliang

Prensa matriz aberta de 2.000 t com manipulador de 30 t

Prensa 5.000 t

Prensa acabadora de eixos com barra inteira

Manipulador de 50 t

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Detalhe da usinagem e barras na cidade de Zhangjiagang

Fachada da empresa Zhangjiagang City Guangda

grande porte, forjados, como o seu nome em inglês deixa claro, e é também conhecido como Xian Triangle Aviation Technology Co. A cidade de Yanliang está a mais ou menos 50 km de distância de Xian. Fica situada, aproximadamente, no centro da China, a 1.500 km de Shanghai, que está na costa. Este centro de pesquisa tem uma particularidade: ele possui uma prensa hidráulica de forjamento gigantesca. A China tem o declarado propósito de se tornar uma potência na fabricação de jatos de grande porte em um curto espaço de tempo, e está investindo pesado para ter a tecnologia necessária. Assim, foram criados dois centros de pesquisa para a fabricação de componentes e aviões, um em Beijing e outro em Yanliang. Alguns dados desta impressionante prensa de matriz fechada: pressão de fechamento: 40.000 t, altura total: 22 metros, peso total: 3.500 t, dimensão da plataforma de trabalho: 4.500 mm x 3.500 mm. O centro não pode receber visitas de estrangeiros, a não ser por ordem expressa do comissariado local. O fornecedor que me acompanhava obviamente tinha bons contatos, porque tive livre acesso, embora não pudesse fotografar (a foto desta prensa foi tirada da internet). O motivo da visita foi conhecer uma prensa de 5.000 t com matriz aberta e dois manipuladores utilizados para forjar com-

ponentes aeronáuticos de titânio. Mas quando entramos no pavilhão central do complexo, uma construção com pé direito de 28 metros, fomos atraídos pela movimentação de um grande grupo de técnicos em preparativos para operar a prensa de 40.000 t. Fomos autorizados a acompanhar de certa distância o teste e vimos o manipulador tirando uma chapa de titânio de uns 2 x 3 metros de um forno e depositar na matriz da prensa. Técnicos acertaram a posição e a prensa iniciou o movimento de descida da parte superior da matriz, em movimento lento requerido pelo titânio. De uma grande construção dentro do prédio se ouvia o gemido característico das bombas hidráulicas sendo forçadas em trabalho. Depois de algumas aberturas e fechamentos da matriz, a peça, em formato de 8 deitado, foi desmoldada e amplamente fotografada pelos técnicos. Foi-nos explicado que se tratava do parabrisa de um avião. (Um amigo metalurgista no Brasil me informou que provavelmente era um parabrisa de um helicóptero, pela dimensão da peça). Mais tarde, já fora da empresa, me explicaram que uma outra prensa, esta de 80.000 t, havia sido fabricada e já estava em operação no centro de aeronáutica de Beijing. Trata-se simplesmente da maior prensa hidráulica de forjamento já construída no mundo. Eu saí de lá com uma certeza: a de não poder acompanhar tão cedo uma operação como esta no Brasil.

Conjunto de prensa 5000 t e manipulador 50 t da empresa Hangzhou Steam Turbine Casting and Forging, cidade de Hangzhou

Conjunto de prensa 2000 t e manipulador 30 t, da empresa Hangzhou Steam Turbine Casting and Forging, cidade de Hangzhou Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 35

Forjamento de Materiais: Ligas de Cobre

Forjamento de Materiais: Ligas de Cobre J. Walters, Scientific Forming Technologies Corporation; Columbus, Ohio, EUA C.J. Van Tyne, Colorado School of Mines; Golden, Colorado, EUA A nossa série sobre forjamento de materiais é concluída com um exame sobre as ligas de cobre. Será apresentada uma descrição geral das ligas de cobre forjadas, seguida por detalhes da sua composição química e microestruturas. Também serão discutidas as aplicações para os componentes de cobre forjados, questões sobre o forjamento e considerações especiais para os forjadores que lidam com ligas de cobre

cobre é muito mole na sua forma pura, assim, normalmente são adicionados elementos de liga para aumentar a sua resistência. Quando adiciona-se zinco ao cobre, ele passa a ser chamado de latão. O bronze é outra liga de cobre, esta com adição de estanho. As ligas cupronickels, como o seu nome sugere, são ligas cobre-níquel. As ligas de cobre com grande quantidade de níquel são chamadas de Monel. Os bronzes de alumínio são ligas de cobre com adição de alumínio e ferro. Em todos os casos a liga é muito mais resistente do que o cobre puro. O cobre é um excelente condutor tanto de calor como de eletricidade. Ele também possui marcantes propriedades de corrosão. A grande maioria dos fios para eletricidade e conectores é de cobre, o qual exibe baixa resistência relativa a qualquer outro metal de custo similar. Apesar do ouro ser um condutor melhor, o preço é alto demais para a maioria das aplicações. Conectores elétricos pequenos são, em geral, conformados a frio, enquanto os conectores grandes, frequentemente, são forjados a quente, especialmente para aplicações com alta corrente e transmissão de potência. A sua alta condutividade térmica faz com que as ligas de cobre sejam ideais para trocadores de calor e componentes de aquecimento, onde a eficiência térmica é algo crítico. As pontas de solda são quase sempre de cobre devido às necessidades de condutividade elétrica e térmica sem que ocorra corrosão. Estas são, em geral, conformadas a frio. A excelente resistência à corrosão faz com que o cobre seja ideal como um material para telhados. Os cadeados/bloqueadores de bronze são utilizados em refinarias em aplicações outdoor. As manilhas e bloqueadores são forjados (extrudados). Tubos de cobre, válvulas, torneiras e acessórios são amplamente utilizados em ambientes com água e vapor, especialmente na água para beber. As aplicações marinhas incluem tubos, acessórios, válvulas e algumas aplicações estruturais para água do mar, muitos dos quais são forjados ou extrudados. A coloração “dourada” das ligas de cobre sempre é um apelo aos humanos, e, por isso, muitos itens artísticos são feitos com ligas de cobre, sem a necessidade de se utilizar o caríssimo ouro. Os telhados e estátuas de cobre são feitos com ligas de cobre e desenvolvem uma cor azul esverdeada com o tempo, chamada de patina, que também fornece boa resistência à corrosão. Em aplicações industriais, os mecânicos, em geral, ficam muito

- Set a Dez 2013

felizes quando o cobre ou uma de suas ligas é selecionado para a fabricação de uma peça, já que os metais cúpricos têm uma usinabilidade muito boa. Composição Química e Classes As ligas de cobre são endurecidas tanto por solução sólida quanto por precipitação. Para as ligas que têm a solução sólida como mecanismo primário de endurecimento, as ligas cobre-zinco (latão) são as mais comuns. Os latões monofásicos (fase alfa) são ligas de cobre com até 32% de zinco. Estas ligas também podem ser endurecidas com trabalho a frio. Uma propriedade pouco usual destas ligas de latão alfa é que, em alguns casos, você pode ter uma liga com zinco adicional e ela será mais resistente e mais dútil do que a liga mais “enxuta”. Os latões alfa-beta são metais bifásicos contendo zinco entre 32 e 40%. Os bronzes com até 10% de estanho normalmente não são forjados - são tipicamente fundidos. Os bronzes de alumínio com até 10% de alumínio e 4% de ferro com pequenas adições de outros elementos (excluindo-se o estanho) são amplamente forjáveis. As ligas cupronickels forjáveis podem conter até 30% de níquel. As ligas de cobre com mais alta resistência mecânica são as ligas cobre-berílio, as quais podem ser endurecidas por precipitação. Estas

750 µm

Figura 1. Microestrutura de um latão recozido

Forjamento de Materiais: Ligas de Cobre

Figura 2. A) As moedas modernas são forjadas a frio com uma liga especial de cobre, níquel e zinco. B) A Estátua da Liberdade é feita de chapas de cobre forjadas para a sua forma e que contornam uma estrutura interna de ferro. C) Os conectores de cobre são utilizados no Webb Space Telescope

ligas podem conter até 2% de berílio e devem ser manipuladas com cuidado. Elas podem alcançar resistências acima de 200 ksi e são utilizadas com frequência em contatos elétricos onde é necessária alta resistência. Microestrutura A Figura 1 mostra a microestrutura de um latão recozido. Note a uniformidade no tamanho de grão e o grande número de maclas de recozimento, que são linhas retas que vão de um lado do grão para o outro. A microestrutura de um latão com 30% de zinco forjado a quente seria um material monofásico que também exibiria um grande número de maclas de recozimento. A microestrutura da mesma liga conformada a frio seria bastante diferente da microestrutura conformada a quente e recozida. A liga conformada a frio apresenta uma distorção significativa e possui uma resistência mais alta que do latão recozido.

que podem ser conformados diretamente para a forma final com pequenas tolerâncias. O forjamento a frio adiciona também o trabalho a frio ao componente e aumenta a sua resistência (encruamento), como mostrado na Figura 4. A advertência é que o encruamento nas ligas de cobre é mais pronunciado que na maioria das outras ligas metálicas, aumentado, assim, o limite de escoamento e causando uma eventual fratura após excessivo trabalho a frio. É necessário manusear com cuidado as ligas cobre-berílio no forjamento. Os operadores precisam utilizar equipamentos de segurança adequados, já que o berílio é tóxico e pode causar severos problemas de pulmão chamados de beriliose ou doença crônica pelo berílio.

Aplicações As ligas de cobre e latão forjadas são utilizadas em componentes elétricos, aplicações decorativas e componentes resistentes à corrosão. Os tubos e placas de cobre são muito comuns para aplicações com transferência de calor. A versatilidade do cobre forjado é apresentada na Figura 2, a qual mostra diversas aplicações típicas. As aplicações industriais para os componentes de cobre forjados incluem uma ampla gama de conectores elétricos, fixadores, cadeados/bloqueadores e diversos outros componentes. Ligas de Cobre para Forjamento O cobre e suas ligas apresentam boa dutilidade e, em geral, são considerados como fáceis de forjar. Quando o forjamento é a quente, as temperaturas de pré-aquecimento são entre 730 e 930°C. A Figura 3 ilustra as faixas típicas para forjamento a quente e a frio, além das faixas de temperaturas de processamento e aplicações para as ligas de cobre. A liga de cobre com maior forjabilidade (a quente) é a liga com 38% de zinco e pequena quantidade de chumbo. Esta liga é um latão alfa-beta bifásico a temperatura ambiente, mas as temperaturas de forjamento caem em um campo beta monofásico, onde a deformação ocorre mais facilmente. As necessidades de lubrificação são mínimas porque o óxido de cobre que se forma na superfície é um lubrificante natural. Como dito, o cobre e suas ligas podem ser forjados a frio. O forjamento a frio é especialmente útil para componentes pequenos Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 37

Forjamento de Materiais: Ligas de Cobre

Faixa de operação

0˚

Faixa de Fusão

Recozimento

500˚

1000˚

1500˚ 2000˚ Temperatura, ˚F

Conformação a frio

2500˚

3000˚

Conformação a quente

Figura 3. Faixa de temperaturas típicas para as ligas de cobre

Processamento Após o Forjamento O cobre-berílio pode ser tratado termicamente de maneira similar às ligas de alumínio endurecíveis por precipitação. Ele é aquecido em uma temperatura alta (chamado tratamento de solubilização) para dissolver todos os elementos de liga e formar uma estrutura monofásica. Ele é temperado até a temperatura ambiente, o que mantem a microestrutura monofásica. Na etapa final, ele é submetido a outro tratamento térmico (temperatura abaixo da de solubilização), no qual ocorrerá a precipitação de uma segunda fase muito fina, causando, assim, um aumento na resistência. Este último tratamento é chamado de envelhecimento. Se a liga de cobre for forjada a frio, sua resistência irá aumentar, mas sua dutilidade pode ser muito baixa para a aplicação desejada. A dutilidade destas ligas pode ser restabelecida com um tratamento térmico de recozimento. Esteja ciente de que a dutilidade irá aumentar durante o recozimento, mas a resistência diminuirá.

Tensão, ksi

Considerações Especiais Deve-se notar que o cobre puro é fácil de forjar. Os latões alfa-beta também são fáceis de forjar, especialmente quando no campo da fase beta. Os latões alfa podem ser forjados a quente, mas é mais difícil. Os bronzes de alumínio também são forjáveis, mas é um desafio.

Quente Deformação ––>

Figura 4. Faixas de escoamento típicas para as ligas de cobre

- Set a Dez 2013

Sumário As ligas de cobre têm diversas propriedades boas que o favorecem em uma variedade de aplicações. A liga de cobre mais comum é o latão, que é uma combinação de cobre e zinco. As ligas de cobre podem ser forjadas a quente ou a frio. Estas ligas possuem boa forjabilidade em muitos casos e podem ser usinadas para as especificações finais. Isto nos leva à conclusão da nossa série sobre materiais para forjamento. Esperamos que você tenha aprendido algo com estes artigos em ligas ferrosas e não ferrosas. Agradecimentos É apreciado o apoio financeiro dado pelo PRO-FAST Program. O PRO-FAST Program é formado por uma equipe dedicada de profissionais que representam tanto o Departamento de Defesa quanto a indústria. Estes colegas estão determinados a assegurar à nação da indústria do forjamento que estarão posicionados para os desafios do século 21. Os membros-chave desta equipe são: R&D Enterprise Team (DLA J339), Logistics Research and Development Branch (DLS-DSCP) e a Forging Industry Association (FIA). Este trabalho foi preparado originalmente para os cursos FIA Theory & Applications of Forging e Die Design oferecidos pelo Scientific Forming Technologies Corporation.

Frio

As ligas cobre-níquel têm temperaturas de forjamento mais altas se comparadas com as outras ligas. Algo interessante sobre as ligas de cobre é que, em tempos antigos, muitos dos minérios de cobre que eram fundidos continham arsênico. Consequentemente, as ligas de cobre eram altamente tóxicas. O primeiro sinal de envenenamento por arsênico é a perda do controle muscular, dando a aparência de loucura. É parecido com o deus grego da metalurgia, Hefesto, que muitas vezes é retratado sem energia e com baba caindo de sua boca, isto é um indicativo dos mitos sobre metais dos primeiros gregos que haviam sido envenenados realizando o seu ofício.

O coautor Dr. Chet Van Tyne é Professor FIERF, do Departamento de Engenharia Metalúrgica, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, EUA. Ele pode ser contatado pelo telefone +1 303-273-3793 ou cvantyne@ mines.edu. O coautor John Walters é vice-presidente da Scientific Forming Technologies Corporation, Columbia, Ohio, EUA. Ele pode ser contatado pelo telefone +1 614-451-8330 ou pelo e-mail jwalters@ deform.com.

Vantagens na Utilização de Lubrificantes sem Grafite

Vantagens na Utilização de Lubrificantes sem Grafite S. P. Shenoy, Steel Plant Specialities, Mumbai, Índia

O forjamento a quente envolve uma deformação controlada de metais e ligas aquecidos para a forma desejada e útil. Em certas situações o uso de lubrificantes sem grafite pode ajudar a reduzir custos

o forjamento com matriz fechada, a matriz corresponde a cerca de 10 a 15% do custo total do forjamento. Esta é a razão pela qual qualquer melhoria na vida da matriz irá aumentar a produtividade e a rentabilidade de uma forjaria. Sabemos que os seguintes fatores contribuem para assegurar a máxima vida da matriz: • Material correto da matriz; • Projeto correto da matriz, especialmente conicidade, ângulo de canto e filetes adequados; • Tratamento térmico apropriado da matriz de forjamento, uso de revestimento anticarepa para prevenir o surgimento de carepas em áreas superficiais críticas da matriz ou a nitretação da matriz de forjamento; • Redução do atrito durante o forjamento a quente utilizando matrizes polidas e o lubrificante adequado para a matriz; • Aplicação correta do lubrificante na matriz e em intervalos apropriados. Propriedades dos Lubrificantes A função básica de um bom lubrificante para forjamento a quente é reduzir o atrito e o desgaste entre duas superfícies. Um lubrificante adequado precisa ter as seguintes propriedades:

Um lubrificante sendo borrifado dentro da matriz entre os ciclos de forjamento

• Minimizar o atrito entre a peça de trabalho e a matriz de forjamento: vários lubrificantes oferecem diferentes níveis de lubrificação (e desgaste) das superfícies que estão em contato. O pior cenário é aquele sem nenhuma lubrificação. O desgaste da matriz em tal caso é de 3 a 5 vezes pior do que se for utilizado um lubrificante com grafite. • Reduzir a carga de forjamento: A Figura 1 mostra a redução da carga de forjamento utilizando um lubrificante de grafite em óleo na matriz. • Permitir um fluxo de metal uniforme para preencher as cavidades da matriz: especialmente no caso de forjamentos críticos com baixos ângulos, o lubrificante da matriz tem um papel importante para permitir um fluxo de metal uniforme de forma que todas as cavidades sejam preenchidas adequadamente. • Funcionar como um composto de separação: as matrizes de forjamento com baixo ângulo de conicidade geralmente enfrentam

Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 39

Carga, toneladas métricas

Vantagens na Utilização de Lubrificantes sem Grafite

Seco Graﬁte em óleo de máquina

• Ser facilmente removível da peça de trabalho. • Evitar “explosões” durante o forjamento devido à rápida mudança de fase: a serragem, quando utilizada como lubrificante no forjamento a quente, é conhecida por causar barulhentas explosões com faíscas e, assim, soltar o forjado da matriz. Lubrificantes modernos podem ter o mesmo efeito sem as explosões e perigos. • Deve ser amigável com o ambiente: Preferencialmente, são utilizados lubrificantes biodegradáveis. O uso de óleos poluentes e adições como o grafite aos lubrificantes podem causar muitos danos ao meio ambiente devido à fumaça. Eles também afetam o chão de fábrica e redondezas. • Deve ter um custo razoável: O lubrificante para forjamento a quente deve ser econômico e justificar o seu uso.

problemas de adesão na matriz. A adição de aditivos especiais ao lubrificante de forjamento deve assegurar a formação de um gás leve para ajudar na extração da nova peça forjada da matriz. Entretanto, o lubrificante não deve gerar fumaça e nem ter o risco de explosão. • Servir como uma barreira para a transferência de calor: isto ajuda a manter a temperatura correta da matriz. Se a matriz for superaquecida pelo contato com os tarugos quentes, pode ocorrer um desgaste mais rápido da matriz e trincas. Ao mesmo tempo, a matriz não deveria estar sujeita a um resfriamento rápido devido ao excesso de lubrificação. O lubrificante precisa ajudar a manter a temperatura correta da matriz agindo como uma barreira para a transferência de calor do tarugo para a matriz. • Prevenir o acúmulo de lubrificantes nas cavidades da matriz: isto conduziria a um depósito excessivo de lubrificante na matriz, resultando em imprecisões dimensionais e causando problemas de forjamento como um mau preenchimento.

Métodos de Aplicação dos Lubrificantes na Matriz Os lubrificantes das matrizes, em geral, são borrifados (sprayed) automaticamente, borrifados manualmente ou passado / pincelado na matriz. A imagem acima à esquerda mostra o lubrificante sendo borrifado manualmente com uma pistola de dupla ação. Muitas instalações utilizam o sistema de borrifamento automático que são regulados com os golpes da prensa de forjamento. Cavidades mais profundas talvez requeiram o uso de um borrifamento suplementar para assegurar que toda a superfície e cavidade da matriz tenham sido cobertas. A quantidade correta de lubrificante produz um filme ótimo na cavidade da matriz, auxilia o fluxo de metal e reduz a transferência de calor da peça de trabalho para a matriz. A aplicação excessiva de lubrificante é um desperdício, mancha a área de trabalho e a peça e polui a atmosfera. Lubrificante em excesso pode ser depósito de resíduos nas matrizes e causar problemas de forjamento como “subpreenchimento” e “sobreposição”. Em aplicações típicas, o custo do lubrificante deve ser menor que 2% do custo total de forjamento. O uso de lubrificantes inadequados ou a sua aplicação inadequada, entretanto, pode reduzir a vida da ferramenta, produzir rejeições, retrabalhos, reduzir a produtividade e causar insatisfação do cliente devido ao atraso nas entregas, perturbando assim a produção e aumentando os custos e despesas gerais.

Um operador coloca o tarugo a ser forjado na matriz lubrificada

Nesta aplicação, o lubrificante é borrifado manualmente entre os ciclos

Redução em altura, %

Figura 1. Redução da carga de forjamento utilizando-se um óleo lubrificante (1.050°C)

- Set a Dez 2013

Vantagens na Utilização de Lubrificantes sem Grafite Tabela 1. Guia para seleção de lubrificantes para matrizes de forjamento a quente Capacidade do equipaMáxima Equipamento para Peso do tarugo mento para forjamento cavidade da forjamento a quente cortado a quente matriz

Método de lubrificação da matriz

Lubrificante recomendado para a matriz

Prensa para < 1.000 ton forjamento a quente

Até 1,5 kg

Até 55 mm

Borrifamento automático ou manual / pincelamento manual

Lubriﬁcante para matriz de forjamento a quente solúvel em água, sem graﬁte

Prensa para Até 1.000 ton forjamento a quente

> 1,5 kg

> 55 mm

Borrifamento automático ou manual / pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente sem grafite e miscível em água ou um lubrificante especial à base de óleo + grafite

Prensa para 1.000 - 2.500 ton forjamento a quente

Até 10 kg

Até 60 mm

Borrifamento automático ou manual

Lubriﬁcante para matriz de forjamento a quente sem graﬁte

Prensa para > 2.500 – 6.000 ton forjamento a quente

Até 60 kg

Até 110 mm

Borrifamento automático ou manual

Lubriﬁcante para matriz de forjamento a quente sem graﬁte e miscível em água

Prensa para > 6.000 ton forjamento a quente

> 60 kg

> 110 mm

Borrifamento automático ou manual / pincelamento manual

Lubriﬁcante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + graﬁte

Prensa de fricção para forjamento a quente

100 – 500 ton

Até 5 kg

Até 65 mm

Borrifamento automático ou manual / pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente sem grafite e solúvel em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água

Prensa de fricção para forjamento a quente

> 500 ton

> 5 kg

> 65 mm

Borrifamento automático ou manual / pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + grafite

Forjamento a quente com martelo de Até 5 ton queda com correia

Até 10 kg

Até 60 mm

Borrifamento automático ou manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente sem grafite e solúvel em água ou lubrificante para matriz de forjamento à base de grafite e miscível em água

Forjamento a quente com martelo de > 5 ton queda com correia

> 10 kg

> 60 mm

Borrifamento automático ou manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + grafite

Forjamento a quente com martelo Até 3 ton pneumático

Até 8 kg

Até 40 mm

Borrifamento automático ou manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente sem grafite e solúvel em água ou lubrificante para matriz de forjamento à base de grafite e miscível em água

Forjamento a quente com martelo > 3 ton pneumático

> 10 kg

> 40 mm

Pincelamento ou borrifamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + grafite

Pincelamento ou borrifamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + grafite

Forjamento a quente de recalque

Forjamento a quente com prensa eumoco

> 5 kg

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à Borrifamento manual, pincelamenbase de grafite e miscível em água ou lubrificante to manual ou mergulhando dentro para matriz de forjamento a quente especial à base do lubrificante de óleo + grafite Lubrificante para matriz de forjamento a quente à Borrifamento manual, pincelamenbase de grafite e miscível em água ou lubrificante to manual ou mergulhando dentro para matriz de forjamento a quente especial à base do lubrificante de óleo + grafite

Forjamento a morno

Forjamento de alumínio

Até 5 kg

Borrifamento automático ou manual ou pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente sem grafite e solúvel em água ou à base de grafite e miscível em água

Forjamento de alumínio

Acima de 5 kg

Borrifamento automático ou manual ou pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + grafite

Forjamento de latão

Até 5 kg

Borrifamento automático ou manual ou pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente sem grafite e solúvel em água ou à base de grafite e miscível em água

Forjamento de latão

> 5 kg

Borrifamento automático ou manual ou pincelamento manual

Lubrificante para matriz de forjamento a quente à base de grafite e miscível em água ou lubrificante para matriz de forjamento a quente especial à base de óleo + grafite

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Vantagens na Utilização de Lubrificantes sem Grafite Estudo de Caso – Peças com até 12 kg

Impacto Ambiental dos Lubrificantes sem Grafite

No caso de peças forjadas a quente, pesando até 12 kg - como os brutos para engrenagens, comando de válvulas, bielas, guia de iniciação de engrenagens, flanges e outras peças, os lubrificantes para matrizes de forjamento a quente sem grafite e solúveis em água se mostraram altamente benéficos se comparados com os lubrificantes à base de grafite. Em alguns componentes, a vida da matriz aumentou entre 22 e 40%. Na maioria dos outros componentes o consumo dos lubrificantes sem grafite por tonelada de forjado foi o mesmo que para os lubrificantes com grafite. Entretanto, o uso dos lubrificantes sem grafite propicia: facilidade de limpeza, ausência de grafite obstruindo os sistemas de borrifamento e limpeza do chão de fábrica da forjaria.

Diferentes laboratórios conduziram testes em amostras de ar coletadas da zona de trabalho de duas prensas de forjamento diferentes. Uma delas utilizou o lubrificante de grafite em óleo e a outra utilizou o ESPON livre de grafite. Os relatórios de ensaio mostram os benefícios do lubrificante sem grafite. Primeiro, o material particulado em suspensão no lubrificante sem grafite é de menos de 30%. O material particulado em suspensão é depositado na matriz e forma uma camada lubrificante somente quando em contato com a matriz aquecida. Quando não aquecido, o lubrificante diluído simplesmente age como água. Em contraste, o grafite está sempre presente nos lubrificantes com grafite como um particulado em água, o qual pode poluir a área do chão de fábrica e arredores. Segundo, as emissões de monóxido de carbono são 60% menores nos lubrificantes sem grafite do que nos lubrificantes à base de grafite. Os relatórios de teste estão disponíveis para referência do autor.

Tipos de Lubrificantes para as Matrizes de Forjamento a Quente Devido ao desenvolvimento de uma variedade de lubrificantes à base de água, os óleos poluentes e a serragem têm sido substituídos, em grande parte, por lubrificantes de grafite. Nos lubrificantes contendo grafite a pureza, o tamanho de partícula e aditivos especiais aos lubrificantes são fatores importantes. Os lubrificantes à base de grafite são populares em todo o mundo devido ao seu baixo custo. Apesar de não haver poluição causada pela fumaça durante a sua utilização, alguns problemas estão sendo enfrentados pelos operadores de prensas de forjamento modernas que utilizam lubrificantes grafíticos. Em primeiro lugar, as partículas de grafite podem voar e danificar o sistema elétrico. Em segundo lugar, as partículas de grafite acumuladas no chão de fábrica representam um risco de queda / escorregamento para o pessoal. Finalmente, os fatores de higiene, devido à liberação de monóxido de carbono e de enxofre no ar, há perigos que podem ocorrer durante o uso de lubrificantes à base de grafite nas matrizes. Como resultado desses fatores, os lubrificantes ambientalmente benignos livres de grafite solúveis em água estão ganhando importância. Eles não necessitam de tanta agitação durante a sua utilização, como os lubrificantes de grafite, e podem simplesmente não necessitar de agitação. Além disso, a espessura da película formada sobre a matriz de forjamento pode ser controlada variando-se a razão de diluição do lubrificante de forjamento em água. No caso dos lubrificantes de forjamento sem grafite, os perigos como as partículas em suspensão no ar e a liberação de monóxido de carbono e enxofre são substancialmente reduzidas. Ésteres de fosfato biodegradáveis, sabões e substâncias orgânicas são utilizados no desenvolvimento de lubrificantes ecológicos. Estes aditivos também possuem características de lubrificação superiores em comparação com o grafite. Assim, no caso de forjados pequenos e médios, pesando até 12 kg, os lubrificantes sem grafite solúvel em água têm provado se comportar tão bem, ou melhor, que os lubrificantes com grafite. O uso de lubrificantes sem grafite tem se provado mais barato do que os lubrificantes com grafite. Isto é devido aos benefícios, tais como: aumento da vida útil da matriz e redução na necessidade de constante retífica da matriz devido à redução no desgaste da matriz. Além disso, são eliminados os tempos de manutenção dos sistemas de lubrificação das matrizes pelo entupimento dos bicos de pulverização e a deposição de grafite no interior de tanques, das bombas de pulverização do lubrificante e dos tubos automatizados de transporte dos lubrificantes pelo uso de lubrificantes sem grafite. 42

- Set a Dez 2013

Lubrificante para forjamento sem grafite da ESPON

Como Selecionar o Tipo Correto de Lubrificante para a Matriz de Forjamento a Quente A seleção do tipo correto de lubrificante para a matriz de forjamento a quente é baseada em parâmetros como: profundidade de cavidade da matriz, tamanho e complexidade do forjamento, método de distribuição do lubrificante na matriz, o tempo necessário para concluir uma parte do forjamento, compromisso de redução de custo e controle da poluição. Embora o melhor método de seleção de um lubrificante apropriado e da taxa de diluição do lubrificante em água seja por testes de campo, a Tabela 1 apresenta orientações gerais para a seleção de lubrificantes da matriz para uma série de peças forjadas. Sumário O uso do tipo de lubrificante adequado e método correto de aplicação são fatores decisivos no sucesso do forjamento em matriz fechada. Especialmente desenvolvidos, os lubrificantes para matriz de forjamento a quente sem grafite e solúveis em água apresentam um potencial significativo em relação à redução de custos e um progresso em relação ao meio ambiente nas operações de forjamento. Tais lubrificantes provaram ser efetivos em forjados pesando até 12 kg. O autor S.P. Shenoy é CEO da Steel Plant Specialities, Mumbai, India, está engajado na produção de lubrificantes para matrizes de forjamento a quente que não agridam o meio ambiente e diversos revestimentos de proteção para operações de forjamento a quente, tratamento térmico e laminação a quente. Ele pode ser contato em +22-6797-8060 ou em info@steelplantspecialities.com.

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente em Matriz Fechada de uma Flange em Al 6351 Angela Selau Marques, Instituto Federal Sul Rio-Grandense IFSul - Campus Sapucaia do Sul; Fábio Junkes Corrêa, Engenheiro Mecânico; Luana De Lucca de Costa, Engenheira Mecânica; Alberto Moreira Guerreiro Brito, UFRGS, Porto Alegre/RS; Lirio Schaeffer, UFRGS, Porto Alegre/RS. A força necessária para o forjamento de uma peça é um parâmetro fundamental no desenvolvimento do projeto de forjamento, tanto para a determinação da capacidade do equipamento quanto para o dimensionamento correto das ferramentas. Neste estudo é realizada uma comparação entre os resultados obtidos pelos cálculos analíticos, simulação numérica e experimentos

entre os processos de conformação mecânica, o forjamento é aquele onde uma geratriz é submetida a esforços compressivos com o objetivo de deformar plasticamente até que obtenha a geometria fornecida pelas matrizes [1,4]. Abrangentes estudos do processo de forjamento em matriz fechada já foram realizados, porém, a literatura traz poucas referências relacionadas ao forjamento de peças tubulares que, atualmente, são utilizadas por vários segmentos da indústria e, no entanto, ainda são fabricadas pelo método da tentativa e erro. A empresa Hatebur (Hatebur Umformmaschinen AG, Suíça) mostra em seu site [2] a fabricação de uma peça vazada, onde o processo é iniciado com um billet maciço, diferentemente do proposto neste estudo que expõe a utilização de billet vazado como geratriz para diminuir as etapas de fabricação. Segundo a empresa V&M do Brasil (Vallourec & Mannesmann Tubes), a perda da matéria-prima quando se utiliza billet maciço é 6 vezes maior quando vazado [3]. A Figura 1 mostra a sequência de pré-formas utilizadas até chegar ao produto final, a partir de billet maciço. Teoria Elementar da Plasticidade (TEP) No cálculo dos principais parâmetros de forjamento, a tensão de escoamento (kf) é imprescindível para quantificar força, preenchimento da ferramenta, tensão na ferramenta, entre outros. Esses dependem

de muitas variáveis, sendo as principais: deformação (ϕ), velocidade de deformação (ϕ) e temperatura durante o processo de forjamento (ϑ) [4]. Estas variáveis podem ser obtidas a partir de modelos matemáticos e experimentais que envolvem níveis de reduções e aproximações com o intuito de resultados próximos à realidade, por meio da resolução de sistemas de equações diferenciais ordinárias, parciais, lineares e não-lineares. Essas são independentes das características mecânicas e de propriedades, tais como: elasticidade, plasticidade e conformabilidade. A resolução das equações propostas nos modelos matemáticos proporciona detalhamento numérico, porém cria dificuldades na obtenção de soluções exatas relacionadas às características matemáticas de não-linearidade das equações constitutivas, gerando dificuldade em satisfazer as condições de contorno envolvidas [3,5]. As equações mencionadas referem-se à Teoria Elementar da Plasticidade (TEP), desenvolvida por Siebel e Karman para solucionar problemas ocorridos no processo de laminação, e adaptadas por Siebel e Pomp ao processo de forjamento. O aprimoramento da teoria levou ao desenvolvimento dos métodos das tiras, dos discos e dos tubos [4]. A Figura 2 mostra um elemento infinitesimal em uma peça conformada para os três métodos referidos como Teoria Elementar da Plasticidade (TEP).

Figura 1. Sequência de fabricação de peças vazadas a partir de billet maciço Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 43

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente

Figura 2. Representação de um elemento infinitesimal em uma peça conformada. a) Sequência para peça conformada de simetria plana (uso do método das tiras). b) Sequência para peça forjada em matriz fechada (uso do método dos tubos). c) Sequência para peça extrudada ou trefilada (uso do método dos discos) [12]

Dependendo da geometria, plana ou axial, do componente a ser forjado, utiliza-se o método adequado à sua geometria, então, faz-se a discretização em elementos na forma de tiras, discos ou tubos, assim, pode-se prever o esforço em cada segmento [3]. Para geometrias planas, usa-se o Método das Tiras, Figura 2a; para simetria axial, usa-se o Método dos Tubos, Figura 2b, utilizado nos processos de extrusão ou trefilação, ou dos Discos utilizado nos processos de forjamento em matriz fechada com geometrias simétricas, Figura 2c [7]. Cada método é representado por uma equação adequada [1, 2 e 3]: Método das Tiras

(1)

Método dos Discos

(2)

Método dos Tubos

(3)

Antes de resolver a equação diferencial é necessário o conhecimento da temperatura, deformação (Equação 4) e velocidades de deformação (Equação 5), a fim de obter o valor da tensão de escoamento (Equação 6) e, então, calcular as tensões localizadas do corpo forjado [7]. As deformações (ϕ) em cada elemento são calculadas por: (4)

Onde ho [mm] é a altura inicial e hi [mm] a altura instantânea. As velocidades de deformações (ϕ) em cada elemento são calculadas por: Propriedades Físicas

Propriedades Mecânicas

Condições de Contorno

Peso especíﬁco

Tensão de escoamento

Coeﬁciente de atrito

Calor especíﬁco

Módulo de elasticidade

Condutibilidade térmica

Coeﬁciente de Poison

Coeﬁciente de calor peça e matriz, peça e ambiente, matriz e ambiente

Figura 3. Propriedades físicas, mecânicas e condições de contorno

- Set a Dez 2013

(5)

Onde vm [m/s] é a velocidade da ferramenta. A tensão de escoamento em cada elemento (kfo) é calculada por: (6)

Onde kf [N/mm2] é a tensão de escoamento, kfo [N/mm2] é a tensão de escoamento inicial, T [ºC] é a temperatura da peça a ser forjada, ϕ [-] a deformação verdadeira e ϕ[s ] a velocidade de deformação. Os valores de m1, m2, e m3 são constantes matemáticas do material que representam a influência da temperatura, da deformação e da velocidade de deformação que adaptam as expressões matemáticas às curvas experimentais [9]. A equação diferencial para o Método dos Tubos, utilizada neste trabalho, Equação 3, pode ser simplificada e dividida em 2 parcelas resolvidas de forma independente, segundo as Equações 7 e 8: -1

(7) (8)

As Equações 3, 4, 5, 6, 7 e 8 possibilitam a resolução da equação diferencial para o Método dos Tubos, deste modo, a variação da tensão radial (Equação 9) de um elemento em relação ao posterior é calculada: (9)

Determinando-se as variações das tensões localizadas radiais, σri,

Figura 4. (a) Representação 3D da peça a ser forjada; (b) Vista em corte da peça

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente

70,00

Tensão, kf (MPa)

60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,1

1,2

Deformação, ϕ(-) kf para 0,1 s-1 kf para 1s-1 kf para 10s-1

Figura 5. Representação 3D das matrizes para forjamento

Figura 6. Curva de escoamento do AA 635 [13]

de um tubo ao subsequente, obtém-se a tensão radial naquele determinado tubo, segundo a Equação 10:

Simulação Computacional do Processo de Forjamento Nos métodos analíticos, tais como os métodos de tiras, dos tubos e dos discos, referidos como Teoria Elementar da Plasticidade (TEP), um modelo matemático é desenvolvido, com base nas simplificações mencionadas, para o cálculo da carga aplicada no processo de forjamento em matriz fechada [4, 8]. No entanto, com os grandes avanços nas técnicas computacionais, o Método de Elementos Finitos (FEM) tornou-se uma abordagem poderosa para a simulação numérica dos processos de conformação [6]. Os programas de simulação se tornaram uma ferramenta prática e essencial para o desenvolvimento e otimização da tecnologia de processos de deformação plástica. Inúmeros programas comerciais, baseados em diferentes métodos de solução, estão disponíveis no mercado. Os métodos de solução mais empregados são: elementos finitos, volumes finitos e elementos de contorno [10]. A Tabela 1 mostra os principais softwares utilizados para simulação numérica do processo de forjamento e o respectivo fabricante [11]. Existem requisitos fundamentais para a obtenção de resultados de simulação compatíveis com as situações reais independente do software utilizado. Para isso, é necessário introduzir valores confiáveis no programa, para as propriedades físicas e mecânicas e para as condições de contorno como os apresentados na Figura 3 [10]. Considerando a importância dos itens citados acima, para uma representação numérica eficiente se realizam ensaios para obter as

(10)

A aplicação da Teoria de Tresca, a partir da tensão radial e da tensão de escoamento de um determinado tubo, permite calcular a tensão normal, Equação 11, desse tubo: (11)

Com a tensão normal é calculada a tensão normal média, Equação 12, do tubo anterior com o seu subsequente: (12)

Com as tensões localizadas médias na direção normal à peça conformada, calcula-se a área superficial de contato do tubo, Equação 13, e o esforço em cada tubo, Equação 14, possibilitando o somatório para determinar o esforço máximo de forjamento: (13) (14)

Nome EESY-FORM DEFORM FORGE MARC Autoforge

Fabricante CPM Gesellschaft für Computeranwendung ScientiﬁcForming Technologies Corporation Transvalor SA MARC AnalysisResearch Corporation

Parâmetro

Valor

kf0 =

303,5

Simufact

m1=

-0,0043

Qform

Quantor

m2=

0,103

MSC Superforge

Technical Project Coordinator

m3 =

0,057

Tabela 1. Marcas e fabricantes de softwares [11]

Tabela 2. Coeficientes da curva de escoamento do AA6351 [13] Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 45

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente

- Set a Dez 2013

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente

Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 47

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente Descrição

Valor

Material Billet: AA 6351

Coeﬁciente de atrito (µ)

0,03

Altura original do billet (h0)

32 mm

Diâmetro original da geratriz (D0)

41,5 mm

Billet: 400ºC

Velocidade da ferramenta

3,4 mm/s

Matrizes: 50ºC

Temperatura do billet

400°C

Temperatura da matriz

50°C

Densidade do material

2710 kg/m3

Calor especíﬁco

890 J/kg- ºC

Fração de energia transformada em calor Módulo de elasticidade

0,9

Matrizes: H13

Temperaturas

Dados da Prensa Prensa Hidráulica Modelo PH 600 Velocidade de prensagem: 3,4 mm/s

Atrito Fator de atrito interfacial: m= 0,3

Tamanho de malha 68.9 N/mm2

0,269

Tabela 3. Dados de entrada do material e ferramentas para cálculo da TEP

Figura 7. Dados de entrada para serem inseridos no software de simulação numérica

propriedades corretas e adequadas que devem ser inseridas no software. Os ensaios mais utilizados são o ensaio de compressão, ensaio do anel e de torção. Cálculos realizados a partir de modelos matemáticos da Teoria Elementar da Plasticidade (TEP) e simulações numéricas a partir do método de elementos finitos (FEM) são explicados neste artigo. Os resultados dos cálculos analíticos realizados com o uso da Teoria Elementar da Plasticidade, utilizando o software Simufact. Forming, e os procedimentos experimentais do forjamento foram comparados e analisados para os componentes em questão. A liga Al 6351 foi utilizada como material referência e, os diferentes resultados obtidos foram comparados e conclusões são feitas com base nesta comparação.

para trabalho a quente com excelente combinação entre dureza e resistência à fratura e são características importantes para ferramentas de forjamento. Partindo da definição da geometria da peça a ser forjada (Figura 4), dimensionou-se a geratriz e o projeto das matrizes utilizando o software SolidWorks. Foram desenvolvidas, também, as modelagens 3D apresentadas na Figura 4. A geratriz foi dimensionada de forma a ter o mesmo volume da peça a ser forjada e considerando o adicional referente à rebarba. Assim, as dimensões do billet cilíndrico vazado são: altura de 32mm, 41,5mm de largura, com furo concêntrico passante de 12mm. A Figura 5 mostra as matrizes superior e inferior modeladas no software SolidWorks. Estas peças foram importadas no software de simulação por elementos finitos, Simufact.Forming, onde foram definidos os parâmetros do processo de forjamento para análises posteriores. A determinação das condições de trabalho foi realizada a partir da curva de escoamento, assim, o escoamento de um material inicia

Materiais e Métodos A liga de alumínio AA 6351 (Al, 0,9%Si, 0,5%Fe, 0,10%Cu, 0,6%Mg, 0,2%Zn, 0,2%Ti) foi o material utilizado para a geratriz deste estudo. Para as matrizes, utilizou-se o aço AISI H13, que é um aço ferramenta

Figura 8. Divisão da peça em tubos Barras de Al 6351

Corte e furação da barra

Figura 9. Sequência de forjamento experimental

- Set a Dez 2013

Posicionamento da geratriz nas matrizes

Peça final

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente

Figura 10. Esforços instantâneos em função do deslocamento

Figura 11. Distribuição de deformações no forjamento

quando as tensões atuantes atingem um determinado valor, característica do mesmo: a resistência ao escoamento, kf. A curva de escoamento do AA 6351 [13] está apresentada na Figura 6. Este estudo utiliza como parâmetros de referência as curvas de escoamento obtidas na literatura [13], e os coeficientes kf0, m1, m2, e m3, Equação 6, apresentados na Tabela 2. Neste estudo, além da curva de escoamento, inseriram-se dados do processo e equipamento no software de simulação Simufact.Forming. Estes valores são apresentados na Figura 7. Ao chegar à definição ideal dos parâmetros, segundo os resultados apresentados pela simulação, iniciou-se a fabricação das matrizes para realização do experimento. Baseados nos resultados obtidos com a simulação numérica, aplicaram-se os cálculos analíticos do método dos tubos, Teoria Elementar da Plasticidade - TEP, devido à geometria da peça. A partir do valor do raio do tubo é calculada a variação radial de um tubo em relação ao anterior. Essas variações são usadas na resolução das equações para o cálculo da variação das tensões nos tubos. Ainda para a realização do procedimento matemático da TEP foram utilizados os dados de entrada apresentados na Tabela 3. Por fim, realizou-se o forjamento da peça em estudo. Os mesmos parâmetros da simulação foram utilizados no intuito de comparar os resultados obtidos na simulação numérica e dados analíticos com os experimentos realizados. Para o forjamento da peça em estudo utilizou-se uma prensa hidráulica da marca FKL com capacidade de força de 600 t. A sequência do processo está apresentada na Figura 9.

Discussão dos Resultados Com base na simulação numérica pelo método dos elementos finitos, obtiveram-se os valores dos esforços em função do deslocamento, os quais são mostrados nos gráficos de dispersão, Figura 10, onde os pontos indicam o esforço para cada instante do deslocamento. Observa-se no gráfico que a força necessária para forjar a peça é de 233 ton, segundo a simulação. Verifica-se também que a força aumenta consideravelmente a partir do deslocamento de aproximadamente 18 mm, pois é o momento em que começa o preenchimento do canal da rebarba. Foram realizadas simulações com billets de dimensões diferentes até ser obtido o preenchimento completo da matriz e com menos rebarba possível. A Figura 11 mostra a deformação plástica sofrida pela peça e as regiões de maior deformação. A partir da equação ordinária diferencial para o método dos tubos (Equação 3), iniciou-se procedimento matemático aplicando as equações subsequentes, apresentadas na introdução, visando calcular o esforço em cada tubo concêntrico. O procedimento é executado de forma sequencial, sendo que cada estágio subsequente depende dos dados anteriores. A Figura 12 mostra a discretização da peça em tubos, com as dimensões de largura e altura; e a Tabela 3 mostra a aplicação dos cálculos, baseadas na TEP. O somatório das forças localizadas em cada tubo permite a determinação do valor da força total de 1667,0 kN ou 169,8 t. Na análise do forjamento experimental a força total constatada pela célula de carga foi de aproximadamente 300 t, como mostra o Gráfico da Figura 13. 400 350

Força (ton)

300 250 200 150 100 50 0

Figura 12. Discretização da peça em tubos para cálculo da TEP

3 4 Deslocamento (mm)

Figura 13. Força x Deslocamento Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 49

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente

Fornos e Estufas Industriais Resistências e Bancos de Aquecimento

Figura 14. Peças forjadas: (a) Primeiro e (b) Segundo experimento

Esteiras e Telas de Arame

Peças em Aço Inox para Altas Temperaturas

Reformas, Manutenções e Painéis Elétricos

Queimadores e Sistemas de Combustão

Jatos de Granalha

A Figura 14 mostra imagens das peças forjadas. Observa-se que não ocorreu o preenchimento completo da matriz e o escoamento do material para o canal de rebarba foi excessivo, conforme destacado. Durante o procedimento experimental ocorreram inconvenientes característicos do processo de forjamento a quente, os quais não foram detectados pelo software de simulação numérica, como a liberação de gases, característica própria do material em temperaturas elevadas, dificultando o escoamento do material e, com isso, comprometendo o preenchimento completo da matriz. A Figura 15 mostra a comparação das forças obtidas pelos métodos de simulação numérica, analítico (TEP) e experimental. A força obtida experimentalmente serve apenas de referência para avaliar as forças obtidas nos métodos utilizados, pois não foi possível obter o coeficiente de atrito adequado para as condições de forjamento utilizadas, podendo ser uma fonte de erro significante para a comparação com o modelo matemático e com a simulação numérica. Conclusão Neste estudo, o modelo analítico da Teoria Elementar da Plasticidade (TEP) determinou uma força de forjamento de 47 % da obtida experimentalmente, já a simulação computacional numérica, baseada no Método de Elementos Finitos (FEM), apresentou uma força de 65%. Não é possível afirmar a eficiência do método analítico e da simulação computacional para este experimento, pois a liberação de gases oriundos do material forjado a quente, não prevista pela simulação computacional, acarretou no preenchimento incompleto das cavidades das matrizes e requereu maior força para o forjamento, pois gerou uma barreira ao escoamento do material. Propõe-se como solução a usinagem de canais nas matrizes inferior e superior para a saída de gases durante o processo de forjamento.

Comparação entre as Forças

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400 300 200 100 0 Simulação Simulação

TEP TEP

Experimental Experimental

Figura 15. Gráfico comparativo entre a força obtida pela simulação numérica, método analítico (TEP) e experimental

- Set a Dez 2013

Análises Numérica e Analítica do Forjamento a Quente Linha (i)

ri [mm]

∆ri [mm]

ρ [rad]

hi [mm]

ϕi

ϕi [s-1]

kfi [MPa]

ϕri [MPa]

ϕzi [MPa]

ϕzim [MPa]

∆Ai [mm2]

Fi [kN]

66,1

65,2

0,46

1,61

2,5

48,8

44,5

93,3

79,7

3785

301,696

55,2

0,46

0,92

1,25

44,5

45,8

90,3

91,8

1338,1

122,871

51,2

0,46

0,51

0,83

41,6

35,1

76,7

83,5

5194,1

433,831

41,2

10,1

0,46

0,51

0,83

41,6

92,6

84,7

2288,8

193,767

31,2

0,46

9,2

0,09

0,55

36,3

78,5

114,8

103,7

1517,1

157,343

25,2

3,1

0,46

23,5

0,85

0,21

37,9

84,6

122,5

118,7

461

54,71

22,1

0,46

36,3

1,29

0,14

37,3

90,4

127,7

125,1

750,9

93,945

18,2

2,3

0,46

1,34

0,13

37,2

93,94

131,1

129,4

249,8

32,327

15,8

3,9

0,46

36,3

1,29

0,14

37,3

100,7

138

134,5

671,6

90,369

11,9

5,9

0,46

23,5

0,85

0,21

37,9

121,8

159,7

148,8

333,3

49,597

0,46

2,4

1,44

2,11

47,8

47,78

103,7

114,6

11,888

Tabela 4. Resultado dos cálculos da TEP

Agradecimentos Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e ao Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). A autora Angela Selau Marques é professora do Instituto Federal Sul Rio-Grandense IFSul - Campus Sapucaia do Sul e Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGE3M), Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Departamento de Metalurgia, UFRGS, Porto Alegre/RS. Ela pode ser contatada em angela_selau@ufrgs.br. O autor Fábio Junkes Corrêa é Engenheiro Mecânico e Mestrando do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGE3M), Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Departamento de Metalurgia, UFRGS, Porto Alegre/RS. Ele pode ser contatado em fabio.correa@ufrgs.br. A autora Luana De Lucca de Costa é Engenheira Mecânica e Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGE3M), Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Departamento de Metalurgia, UFRGS, Porto Alegre/RS. Ela pode ser contatada em luana.lucca@ufrgs.br. O autor Alberto Moreira Guerreiro Brito é Engenheiro Metalúrgico, Doutor em Engenharia, Pesquisador do Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Departamento de Metalurgia, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGE3M), UFRGS, Porto Alegre/ RS. Ele pode ser contatado em brito@ufrgs.br. O autor Lirio Schaeffer é Prof. Dr. - Ing. Coordenador do Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Departamento de Metalurgia, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGE3M), UFRGS, Porto Alegre/RS. Ele pode ser contatado em schaefer@ufrgs.br.

Referências bibliográficas [1] SCHAEFFER, L. Forjamento. 1ª Edição. Porto Alegre - RS: Editora Imprensa Livre, 2001. [2] HATEBUR METALFORMING EQUIPMENT LTD. Acesso em 20 de julho de 2013. Disponível em Hatebur Automatic: http://www.formtech2.com/

locations/photos/c1.jpg [3] V&M. Catálogo online. (Agosto de 2008). Acesso em 22 de Fevereiro de 2013, disponível em http://www.vmtubes.com.br/ [4] SCHAEFFER, L. Conformação Mecânica. 2ª Edição. Porto Alegre – RS: Editora Imprensa Livre, 2004. [5] CORREA, F. J., SCHAEFFER, L. Aplicação da Teoria Elementar da Plasticidade (TEP) no Forjamento em Matriz Fechada. 32º Senafor - 16ª Conferência Internacional de Forjamento (2012), Porto Alegre/RS. Anais. p. 357-368. [6] FERESHTEH-SANIEE, F., & JAAFARI, M.. Analytical, numerical and experimental analyses of the closed-die forging. Journal of Materials Processing Technology, 2002, pg. 334–340. [7] CORREA, F. J.. Uso do método dos tubos para calcular esforços cmpressivos no forjamento em matriz fechada. Revista Forge (2013), ed. Jan/ abril, pag. 43-47. [8] YURGEL, C. C.. Substituição do processo de usinagem pelo processo de forjamento a quente na fabricação de pré-formas de brocas de furação de rochas. Dissertação. PPGE3M. Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 2007. [9] HENSEL, A.; SPITTEL, T. Kraft- und Arbeitsbedarf bildsamer Formgebungsverfahren. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1978. [10] MARQUES, A. S.; MARTINS, V.; E SCHAEFFER, L.; Benefícios da Simulação Computacional no Processo de Forjamento. 32º Senafor - 16ª Conferência Internacional de Forjamento (2012), Porto Alegre/RS. Anais. p. 369 - 384. [11] BRAMLEYU. A.N.; MYNORS. D.J.; “The Use Of ForgingSimulation Tools.” Materialsand Design, v. 21, 2000, p. 279-286. [12] MORAES, A. S. (2007). Material de Aulas de Teoria Elementar da Plásticidade, Treimamento em Forjamento, Grupo de Forjamento, Laboratório de Transformação Mecânica. Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Porto Alegre/RS. [13] BRITO, A., & PREDIGER, S. (20 a 22 de Outubro de 1998). Aspéctos do levantamento de curvas de escoamento. II Conferencia Internacional de Forjamento, pp. 189 - 210. Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 51

Simulação de Forjamento em Matriz Aberta Figura 1. Processo típico de forjamento em matriz aberta (Cortesia da Saarschmiede, Alemanha)

Simulação de Forjamento em Matriz Aberta Arjaan Buijk, diretor da Simufact-Americas LLC, Plymouth, Mich, EUA Os forjadores em matriz aberta utilizam simulações computacionais para maximizar o escoamento dos seus materiais, projetar matrizes, estabelecer procedimentos de processo e mais. Utilizando a tecnologia da simulação, os forjadores possuem uma ferramenta poderosa que os ajuda a produzir peças com alta qualidade, de forma eficiente e sem tentativa e erro

forjamento em matriz aberta é uma metodologia flexível utilizada para a produção de componentes forjados homogêneos, com alta resistência e com longa vida, que possuem ótimas propriedades mecânicas e integridade estrutural. O processo permite a fabricação de peças individuais e peças de corridas pequenas. O processo de forjamento em matriz aberta é, de fato, considerado a última opção no projeto de peças customizadas para aplicações exigentes em usinas siderúrgicas, aplicações nucleares, turbomáquinas, sistemas de geração de energia, componentes aeroespaciais e de defesa e equipamentos pesados. Peças típicas forjadas com matriz aberta são cilindros, eixos, rodas, discos, anéis e canhões. No forjamento com matriz aberta, uma peça de trabalho aquecida é sistematicamente deformada por uma série de golpes a partir de uma matriz superior e suportada por uma matriz inferior. As matrizes, em geral, possuem uma forma simples - plana, côncava ou convexa. A posição e orientação da peça de trabalho são alteradas entre os golpes, utilizando um ou dois manipuladores. Um processo de forjamento típico em matriz aberta é mostrado na Figura 1. Simulação do Processo de Forjamento em Matriz Aberta O objetivo de cada forjador em matriz aberta é maximizar o rendimento e alcançar o mais alto escoamento possível do material, ao mesmo tempo em que produz as propriedades dos materiais da mais alta qualidade. A melhor maneira para alcançar este delicado equilíbrio é minimizando o demorado e caro processo de testes físicos. Com o pacote de software Simufact.forming, os forjadores em matriz aberta aplicam simulações com elementos finitos para encontrar as melhores receitas de forjamento. Eles são capazes de reduzir o tempo de desenvolvimento, reduzir os tarugos sucateados, reduzir os tempos de aquecimento e otimizar o número de golpes e reaquecimentos.

- Set a Dez 2013

Além disso, utilizando a simulação, eles têm um entendimento mais profundo do processo, melhorando a estabilidade e a qualidade do processo, e são capazes de prever as propriedades do componente. Como mostrado na Figura 2, o modelo de simulação fornece uma representação realística do chão de fábrica no mundo virtual. Todos os aspectos do processo são levados em consideração, incluindo a forma das matrizes, a forma dos manipuladores, o comportamento do material da peça de trabalho, a geração de calor no interior da peça de trabalho durante a deformação, a transferência de calor a partir da peça de trabalho para as matrizes, o movimento dos manipuladores, o controle da mola dos manipuladores e muitos outros parâmetros. Para definir o modelo de simulação, as matrizes e os manipuladores são importados a partir de arquivos CAD. A forma inicial do lingote também pode ser importada do CAD, definida diretamente no software ou, ainda, importados a partir de um software de simulação de fundição. O material do lingote é selecionado com base em uma grande biblioteca de material que está incluída no software. A biblioteca

Figura 2. Simulação de um processo típico de forjamento em matriz aberta

Simulação de Forjamento em Matriz Aberta aos projetistas de processo utilizar rotineiramente o software para projetar e otimizar a sua sequência de conformação.

Figura 3. Tela capturada com os dados iniciais para a simulação de um processo de desbaste típico

de materiais contém dados para aços carbono, aços de baixa e alta liga, aços austeníticos, ligas de níquel (Inconel, Hastelloy, Waspalloy, Nimonic) e metais não-ferrosos, como o titânio, o alumínio e o cobre. Para completar o modelo de simulação, o forjador em matriz aberta especifica os detalhes da sequência de conformação em uma tabela, como mostrado na Figura 3. Os dados de entrada incluem o número de aquecimentos, a temperatura de recozimento, o tempo de transporte do forno para a prensa e o tempo de transporte para o forno. É especificado quantos passes são realizados para cada aquecimento, e o movimento das matrizes e do manipulador é detalhado para cada passes. O software irá manipular as corridas de forma totalmente automática através da sequência de conformação definida.

Apoio para Todos os Processos de Forjamento em Matriz Aberta Já foi descrita a abordagem de simulação para processo típico de desbaste. No entanto, o forjamento com matriz aberta não se limita apenas a estes processos. O Simufact.forming também é utilizado para simular recalque simples, recalque radial, recalque de paredes (em tubos e anéis), e recalques com translação e rotação parcial. A máquina de forjamento giratória (GFM - Gyratory forging machine) é um processo de forjamento de precisão que produz perfis em barras cilíndricas por forjamento a quente enquanto a barra está sendo rotacionada. A Figura 4 mostra a simulação de um processo de forjamento radial típico. Previsão das propriedades dos materiais Os principais aspectos do forjamento com matriz aberta são as propriedades mecânicas de alta resistência do produto final. A simulação irá prever as propriedades do material baseado na transformação de fase e nos cálculos de tamanho de grão. A Figura 5 mostra um exemplo de predição da dureza em um aço para cilindro de laminação.

Controle Inteligente da Cinemática Quando se está projetando uma sequência de desbaste, o forjador não sabe de antemão qual é o curso necessário para chegar ao final de um passe. A razão para isto é que a peça de trabalho se alonga durante o processo de conformação e a quantidade exata de alongamento simplesmente não é conhecida de antemão. A simulação irá prever o alongamento da peça de trabalho e automaticamente determinar qual é o curso necessário. No final de cada passe, um controlador lógico inteligente irá reposicionar os manipuladores na distância correta para iniciar o próximo passe. O controle automatizado e inteligente da cinemática permite

Previsão do Fechamento de Vazios via Função de Densidade Relativa Durante o processo de fundição são gerados vazios grandes e pequenos no interior do material. Estes vazios são muitas vezes referidos como porosidade. Um dos objetivos do processo em matriz aberta é fechar esses vazios e garantir a integridade da peça. Existem várias maneiras de se estudar isso dentro do software. Um método é o de incluir a forma do vazio na geometria real do lingote e estudar como ocorrem as alterações na sua geometria durante o processo de desbaste. Este método funciona bem para vazios grandes, macroscópicos. Para vazios menores, microscópicos, nós desenvolvemos um método especial para monitorar o fechamento vazio. Como os vazios são fechados devido à pressão hidrostática, foi introduzida uma função da densidade relativa, que prevê o quanto os vazios estão fechando. Uma vez que a densidade relativa atinge 1,0, todos os vazios são considerados fechados. A densificação ocorre quando o material está sob deformação plástica.

Figura 4. Processo de forjamento radial típico, simulado com o Simufact.forming

Figura 5. Simulação da dureza de um cilindro de laminação (Cortesia da Saarschmiede, Alemanha) Set a Dez 2013 - www.revistaFORGE.com.br 53

Simulação de Forjamento em Matriz Aberta Considerações sobre o HPC, Requisitos de Hardware e Tempo de CPU O software utiliza os mais modernos conceitos de programação para computação de alto desempenho (HPC - high-performance computing), que inclui a vetorização e paralelização dos cálculos sobre o mais recente hardware. Por intermédio da parceria com fornecedores de hardware e fabricantes de chips, é assegurado que os métodos mais recentes estão sendo aplicados de forma eficiente. Todas as simulações no Simufact.forming estão totalmente acopladas. Isto significa que ambos os aspectos térmicos e mecânicos são calculados simultaneamente. Além disso, uma abordagem elasto-plástica total é utilizada para modelar o material. Esta é a única maneira de se obter a previsão precisa da forma, tensão, deformação e microestrutura. Mesmo com esse nível de sofisticação, uma simulação de desbaste típica com 50 golpes leva apenas algumas horas em um computador desktop moderno. Sumário Utilizando a tecnologia de simulação, os forjadores com matriz aberta atingem maior flexibilidade no planejamento da sua produção e análise de peças com geometria complexa. Eles estão aptos a maximizar a produção e a qualidade das peças ao mesmo tempo em que minimizam o uso do material e o consumo de energia. O autor Arjaan Buijk é diretor da Simufact-Americas LLC, Plymouth, Mich. Ele pode ser contato no tel.: 734-238-2173 ou no email: arjaan.buijk@ simufact-americas.com. Para mais informações, visite: simufact-americas. com/open-die-forging.

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