Revista Forge - Jan a Abr/2014 by SF Editora

Janeiro a Abril 2014 Número 14 www.revistaFORGE.com.br

Revista Internacional de Negócios e Tecnologia no Campo da Forjaria

Forjamento com Tecnologia Servo Aços para Forjamento Fadiga Térmica de Matrizes Como Comprar Equipamentos Usados Soldas em Ferramentas de Forjaria Desafio no Start-up de Prensa em Linha SINDIFORJA: Abertas as Inscrições de Novas Chapas para 2014/2017

Replace Time-Consuming Tryouts by Proven Simulation Methods Optimize Your Manufacturing Processes H OT F O RG I N G - C OG G I N G - H E AT T R E AT M E N T

Achieve most precise results due to realistic process representation Manufacturing-oriented use for practitioners – further improved and simplified graphical user interface New modules for open die forging and radial forging – application-specific functions for special processes Heat treatment and prediction of material properties – based on Simufact.premap Faster and safer data exchange with CAD – all standard and many direct interfaces More precise simulation results – due to the integration of high-quality analytical material data (JMatPro ®)

Simufact covers all applications in simulating manufacturing processes. Simufact.forming is the solution for hot forging, cogging and cold forming and provides special modules for open die- and radial forging. Complete your simulation with Simufact.premap, adding comprehensive heat treatment and microstructure capabilities. Simulate final components or entire process chains. Simufact`s software suite brings you closer to an integrated examination and a cross-process simulation of entire process chains.

Innovative parallel computing – assures faster availability of results and bigger models Comprehensive process optimization capabilities – achieve your best process design

www.simufact-americas.com

Simufact-Americas LLC Plymouth, Michigan, USA

pictures by courtesy of Saarschmiede GmbH Freiformschmiede

Knowing the Outcome Before You Begin

anos

AQUECIMENTO

INDUTIVO Forjamento Brasagem Tratamento térmico Aplicações específicas

A JAMO orgulha-se de ser uma empresa de capital 100% nacional e de ser a empresa do segmento de aquecedores indutivos que mais cresce no Brasil. Destaca-se no mercado nacional e internacional como referência em soluções de aquecimento por indução, tendo já fornecido mais de 7.800 equipamentos (em série e customizados, com mais de 600 aplicações diferentes), distribuídos em cerca de 20 países. Atuamos na fabricação de equipamentos de indução para forjamento, brasagem, fusão, tratamento térmico, montagem e desmontagem por interferência e principalmente equipamentos customizados conforme a aplicação do cliente.

Fone: (47) 2107-3394 | Fax: (47) 2107-3395 www.jamo.ind.br | jamo@jamo.ind.br Rua Geraldo Harnack, 300 | CEP: 89256-340 Jaraguá do Sul - SC

V O N

E D A

MARTELO DE FORJA HIDRÁULICO

Alta frequência de forjamento: 150 golpes por minuto Baixo nível de ruído: <65 db Baixo consumo de energia: 45 KWh/ton Alta velocidade de trabalho: 135 mm/s Possibilidade de automatização: manipuladores, alimentadores, endireitadores de barras

Lanzhou LS Heavy Machinery Co., Ltd

www.en.lzlszg.com

Pan Zhaonan Sales Manager

E-mail: 13919052708@163.com

CONTEÚDO ARTIGOS 26

Prensas de Forjamento com a Tecnologia ServoDirect

Aços de Alto Desempenho para Forjamento

Fadiga Térmica de Matrizes

Dez Coisas a se Considerar Quando Comprar um Equipamento Usado

Soldas de Manutenção em Ferramentas de Forjaria: Recomendações e Boas Práticas de Execução

Timken: Conﬁabilidade e Desempenho com a Nova Prensa em Linha

A principal vantagem da tecnologia de acionamento Servo é que a cinemática do martelo é livremente programável. Ao mesmo tempo, os elevados níveis de produtividade são possíveis em comparação com as prensas convencionais.

Neste artigo são discutidas algumas das principais características necessárias para se ter uma matéria-prima adequada para o processo de forjamento (frio, morno ou quente), com alguns destaques especiais na fabricação do aço, controles e inspeções de processo e produtos, que são os principais responsáveis pelos bons resultados de uma matéria-prima apta para o processo de transformação secundária.

Este artigo teve como objetivo desenvolver uma sub-rotina para um aplicativo numérico empregando o método dos elementos finitos, capaz de prever regiões propícias à fadiga térmica. Os resultados numéricos foram comparados com os resultados industriais para a validação da sub-rotina proposta.

O mercado para equipamentos de forjamento usados é viável devido à natureza durável dos equipamentos, além das considerações de ordem orçamentária. Os forjadores têm a opção de considerar tanto equipamentos novos como usados no mercado.

Este artigo tem por finalidade demonstrar a influência dos diversos parâmetros e variáveis dos processos de soldagem aplicados na manutenção de ferramentas de forjar e de corte nas forjarias. Para tal finalidade, exemplificamos com diversos casos práticos os cuidados necessários para uma boa execução da solda de manutenção em ferramentas.

A Timken Company investiu recentemente US$ 35 milhões em uma nova prensa de forjamento em linha para melhorar os seus produtos. A prensa foi instalada de forma que a empresa pudesse usar o seu processo de forjamento-laminação, o qual aumenta a eliminação de defeitos do produto e resulta em aumento da consolidação do centro em peças com seções transversais maiores se comparado com o uso da laminação sozinha. O desafio de instalar essa prensa sem interromper a produção também foi cumprido com sucesso.

26 6

29 - Jan a Abr 2014

Oststrasse 1 · D-77694 Kehl · Germany · Phone +49 7851 93 76-0 · Fax +49 7851 93 76-76 info@presstrade.com · www.presstrade.com

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 7

Departamentos & Colunas Editorial EUA .................................................................................... 10 Editorial Brasil .................................................................................. 11 Eventos .............................................................................................. 12 Novidades ......................................................................................... 15 Produtos ............................................................................................ 18 Coluna Pesquisa e Desenvolvimento ....................................... 20 Coluna Pioneiros ............................................................................ 22 Na Capa: Eixo de grandes dimensões é processado na empresa Patriot Forge, no Canadá.

Coluna Sindiforja ............................................................................ 24

Índice de Anunciantes

Página

Empresa

Site

E-mail

Ajax Ceco

www.ajax-ceco.com

jmarkko@ajax-ceco.com

Cemat South America

cemat-southamerica.com.br

cemat@hanover.com.br

Champwill

jjsimmelink@gmail.com

Cor-met

www.cor-met.com

sales@cor-met.com

Euroforge

www.euroforge.org

ifc2014@mci-group.com

First Fornos

www.firstfornos.com.br

vendas@firstfornos.com.br

Forindne

www.forindne.com.br

contato@forindne.com.br

Forgelube

www.forgelube.com

info@forgelube.com

3ª Capa

Fuchs do Brasil

www.fuchsbr.com.br

vendas@fuchsbr.com.br

Grupo Aprenda

www.grupoaprenda.com.br

contato@grupoaprenda.com.br

4ª Capa

ICS do Brasil

www.ics.ind.br

ics@ics.ind.br

Inductotherm Group Brasil

www.inductothermgroup.com.br

contato@inductothermgroup.com.br

Jamo Equipamentos

www.jamo.ind.br

jamo@jamo.ind.br

Lanshi

www.lzlszg.com

lszg@lzlszg.com

Mecânica

www.mecanica.com.br

Metalurgia

www.metalurgia.com.br

feiras@messebrasil.com.br

Presstrade

www.presstrade.com

info@presstrade.com

Senafor

www.senafor.com

senafor@senafor.com

2ª Capa

Simufact

www.simufact-americas.com

paulo.sauer@simufact-americas.com

- Jan a Abr 2014

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 9

EDITORIAL

Dean M. Peters, Editor nos EUA

A Metalurgia como Arte

enho andado pelo meio metalúrgico há muito tempo e visto muitas técnicas e tecnologias utilizadas para produzir os melhores produtos metálicos. O prazer de conhecer e conversar com muitas pessoas fantásticas e líderes da indústria veio para complementar o grande passeio que eu fiz pelas indústrias metalúrgicas durante décadas. E, apesar de tudo, um tema comum foi ouvido repetidamente, independentemente do chão de fábrica em que eu estava. Inevitavelmente, um executivo, trabalhador ou supervisor vinha para o meu lado dizendo algo como: “A metalurgia está em nosso sangue. O que fazemos aqui é tanto arte como ciência.” Sem dúvida a produção em massa de matérias-primas e de produtos metálicos requer uma abordagem mecânica e formulada. E ainda há (e há milênios tem sido assim) um componente significativo de artesanato na fabricação de produtos metálicos, seja na produção da liga, do forjado, fundido, usinado, soldado ou apenas no aquecimento. Os trabalhadores dessas indústrias têm um “sentimento” pelos materiais, processos e ambientes nos quais trabalham. Estes trabalhadores são verdadeiramente artesãos em seu próprio direito, pode ter certeza. Mas as coisas realmente saem bem quando estes artistas profissionais fazem da metalurgia básica não o seu meio, mas o seu assunto. Ao longo dos anos, tenho visto com admiração diversas pinturas em estilo clássico, gravuras e reproduções que retratam os processos básicos do processamento de metais. Eu mesmo tive a oportunidade de encomendar um par de quadros (ambos pinturas). Durante o século passado, com o advento e desenvolvimento das Reprodução da foto de Andrew G. Smith técnicas fotográficas, as fotografias também passaram a ter o seu lugar nas paredes das galerias. Tal é o caso de Andrew G. Smith, um fotógrafo sediado no Reino Unido, que publicou recentemente um estudo fotográfico da Sheffield Forgemasters International sediada em Brightside Lane. Smith, um morador de Sheffield, desenvolveu um interesse artístico por edifícios industriais que ele conhecia tão bem pelo lado de fora e disparou uma trilogia de imagens de textura que foi mostrada na cidade. O Dr. Graham Honeyman, CEO da Sheffield Forgemasters, ao ver estas imagens convidou o Smith para um estudo fotográfico mais abrangente no interior dos edifícios. O Smith tirou suas fotos de janeiro de 2011 a janeiro de 2013 e as compilou em um livro intitulado “Steel Soul” (Alma de Aço), uma coleção de imagens monocromáticas que abrange os quatro principais processos que ocorrem no local que ele estava registrando: fusão, fundição, forjaria e usinagem. Você pode saber mais sobre este livro visitando o site www.bymyi.com/SSPB. html, onde poderá saborear algumas das imagens (uma reproduzida aqui com a permissão) ou comprar uma cópia. A interseção da produção industrial e da arte é, muitas vezes, facilmente esquecida. Pessoalmente, eu acredito que aqueles que veem a metalurgia como arte devem ser aplaudidos e incentivados. Eles emprestam uma visão alternativa para as tarefas metalúrgicas que são com frequência duras e perigosas e ajudam a definir uma dimensão estética mais profunda que traz honra para aqueles que têm o metal como meio de vida.

Dean M. Peters, Editor da FORGE nos EUA 10

- Jan a Abr 2014

EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA 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 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 Darrell Dal Pozzo, Senior Group Publisher dalpozzod@bnpmedia.com • +1 847-405-4044 Reed Miller, Editor Mundial reed@FORGEmag.com • +1 412-306-4360 ESCRITÓRIO EM PITTSBURGH Manor Oak One, Suite 450 1910 Cochran Road, Pittsburgh, PA 15220 Tel: +1 412- 531-3370 • Fax: +1 412-531-3375 EDIÇÃO E PRODUÇÃO NOS EUA Dean M. Peters, Editor dean@forgemag.com • +1 216-570-4537 Bill Mayer, Editor Associado bill@FORGEmag.com • +1 412-306-4350 Linda Becker, Editora Colaboradora beckerl@bnpmedia.com • +1 262-564-0074 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, Advertising Director (412) 306-4357, Fax (412) 531-3375 kathy@FORGEmag.com DIRETORES CORPORATIVOS NOS EUA Edição: John R. Schrei Estratégia Corporativa: Rita M. Foumia Implantação de Conteúdo: Michelle Hucal Criação: Michael T. Powell Eventos: Scott Wolters Finanças: Lisa L. Paulus Tecnologia da Informação: Scott Krywko Recursos Humanos: Marlene J. Witthoft Produção: Vincent M. Miconi Pesquisa Clear Seas: Beth A. Surowiec

EDITORIAL Udo Fiorini, Editor

IFC 2014

ovo ano que se inicia e a FORGE vem, neste número, com força total. Como havíamos antecipado na última publicação, agora todas as edições serão impressas e enviadas via correio para os leitores. Além, é claro, da edição digital, que estará disponível em nosso site e cujo link será enviado aos leitores assim que disponível. Artigos dos mais diversos compõem o atrativo desta FORGE, atendendo às mais diferentes áreas. No campo da manutenção, chama a atenção o artigo sobre soldas no ferramental de forjaria, de autoria da especializada Santec Tecnologia em Soldagem. Sobre materiais, a Arcelor apresenta o artigo “Aços de Alto Desempenho para Forjamento”, baseado na palestra do nosso I Seminário de Tecnologia do Forjamento, realizado em Vinhedo, em Novembro último. Não podia faltar uma matéria sobre equipamentos de forja, e trazemos o artigo da Schuler apresentando a vantagem da tecnologia ServoDirect, também baseado em palestra apresentada no mesmo seminário. Da mesma área de equipamentos publicamos o interessante artigo “Dez Coisas a Considerar quando Comprar um Equipamento Usado”, de autoria da Presstrade. O investimento realizado pela forjaria da empresa Timken nos EUA é base para o trabalho apresentado em detalhes nesta edição. Também muito interessante o artigo sobre “Fadiga Térmica de Matrizes”, de autoria de especialistas da UFMG. Chamo sua atenção para o fato de que de 29 de Junho a 04 de Julho próximo será realizado o 21º IFC 2014 - International Forging Congress, em Berlim, na Alemanha. Este congresso sobre forjarias é tradicionalmente organizado pela EUROFORGE, associação europeia que congrega todas as associações da indústria da forjaria dos países membros, fundada em 1953. Atualmente na sua 21a edição, o IFC teve início na década de 50, sendo realizado nos países mem-

bros da EUROFORGE, então apenas Alemanha, Inglaterra e França. Já na década de 60, o congresso internacional foi realizado também fora da Europa, como nos EUA, Japão e Índia. No próximo IFC em Berlim, o programa prevê para os dias 29 e 30 de Junho e 01 de Julho um ciclo de palestras técnicas e uma feira com expositores da área. Posteriormente, nos dias 02 a 04 de Julho, estão previstas visitas técnicas a forjarias, com grupos divididos conforme as seguintes regiões e países: Alemanha Norte, Alemanha Sul, Itália, Espanha, França, República Tcheca, Suécia e Turquia. Para conhecer o programa, outras informações e inscrições consulte o site www.ifc2014.org. Aproveito para lembrar que o SINDIFORJA está organizando um grupo de profissionais para participar do evento e estará apresentando a palestra “Tendência no Mercado de Forjados no Brasil”, a ser proferida pela diretora Silvia Ribeiro de Aquino. Na edição de Setembro - Dezembro da FORGE estaremos apresentando uma resenha sobre o que foi discutido neste IFC 2014, o qual estarei visitando à convite da comissão organizadora. 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.

Eventos:

Aprenda Meio Ambiente

Grupo Aprenda contato@grupoaprenda.com.br Fone: +55 19 3288.0437

grupoaprenda.com.br Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 11

EVENTOS Abril

Agosto

01-03 Expoalumínio - Centro de Exposições Imigrantes - São Paulo/SP - www.expoaluminio.com.br

06-07 12º Encontro da Cadeia de Ferramentas, Moldes e Matrizes - São Paulo/SP - www.abmbrasil.com.br

10-11 Treinamento: Tecnologia e Desenvolvimento do Forjamento - Prédio do Centro de Tecnologia da UFRGS - Av. Bento Gonçalves, 9500 - Setor 6 - Campus do Vale - Bairro Agronomia - Porto Alegre/RS - www.ufrgs.br/ldtm

26-29 FENASUCRO - 22ª Feira Internacional de Tecnologia Sucroenergética - Sertãozinho/SP - www.fenasucro.com.br

6ª

22-25 ForInd Nordeste - Centro de Convenções de Pernambuco - Olinda/PE - www.forindne.com.br

Setembro

16-19 Metalurgia 2014 - Pavilhões da Expoville, Joinville/SC www.metalurgia.com.br 29-03 IFM 2014 - 19th International Forgemasters Meeting - Tokyo, Japão - www.ifm2014.com

Maio

12-15 21st IFHTSE - International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering - Munique, Alemanha www.ifhtse.org 18-21 58º Congresso Brasileiro de Cerâmica - Bento Gonçalves/RS - www.abceram.org.br

Outubro

08-10 34º SENAFOR - Centro de Eventos Plaza São Rafael - Porto Alegre/RS - www.senafor.com

Novembro

20-24 30a Feira Internacional da Mecânica - Anhembi, São Paulo/SP - www.mecanica.com.br

27-28 II Seminário de Tecnologia do Forjamento - Vinhedo/ SP - www.grupoaprenda.com.br

Junho

2015 - Abril

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

Esteiras e Telas de Arame

Reformas, Manutenções e Painéis Elétricos

Peças em Aço Inox para Altas Temperaturas

Queimadores e Sistemas de Combustão

Fornos e Estufas Industriais

14-16 Forge Fair 2015 - Cleveland, Ohio, EUA www.forging.org/events/forge-fair-2015-cleveland-oh

LUBRIFICANTES PARA 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

Jatos de Granalha

Resistências e Bancos de Aquecimento

FORJADOS ECONÔMICOS

• Assistência técnica superior • Suprimento em tempo • Produtos altamente diluíveis em água

Seja noss o represen tante!

PRODUTIVIDADE DO PROCESSO DE FORJA MELHORADO

• Moderna tecnologia de produção de lubrificantes • Produtos grafitados e não grafitados que não prejudicam o meio ambiente • Comprometimento total

FORGELUBE

Tel: 11 3209-0306 - vendas@ﬁrstfornos.com.br

www.ﬁrstfornos.com.br 12

- Jan a Abr 2014

Forging the Future Keramos 122-A • Col. del Prado • Monterrey • N.L. • Mexico

+52 81 8372-1676 - + 52 81 1776-6320 www.forgelube.com • info@forgelube.com

+++ Early Bird Deadline is 7 April 2014 +++

EVENTOS

2014

Berlin, Germany • 29 June – 4 July 2014 Understanding latest trends in the forging industry world wide. Being updated on latest developments in forging technology. Exchanging information and experiences internationally. Developing your network and making new friends within the forging community.

4.org w w w.ifc201

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

EUROFORGE Member Associations Legal Organiser (PCO) AGORIA, Belgium MCI Deutschland GmbH SVAZ KOVÁREN ČR. o.s., Czech Republic MCI – Berlin Ofce The Finnish Forging Group, Finland Markgrafenstrasse 56 Association Française de Forge, France 10117 Berlin, Germany Industrieverband Massivumformung e.V., Germany Phone: +49 (0)30 / 20 45 90 Confederation of British Metalforming, Great Britain Fax: +49 (0)30 / 20 45 950 Unione Nazionale Stampatori Acciaio, Italy E-mail: ifc2014@mci-group.com Związek Kuźni Polskich, Poland Sociedad de Industrias de Forja por Estampación, Spain SWEDEFORGE, Sweden Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 13 DÖVSADER, Turkey

ESPECIAL

EVENTOS Udo Fiorini, editor da revista Forge e diretor do Grupo Aprenda, durante a palestra de abertura do I Seminário de Tecnologia do Forjamento

I Seminário de Tecnologia do Forjamento

Evento organizado pelo Grupo Aprenda aconteceu nos dias 28 e 29 de Novembro, no Vinhedo Plaza Hotel, em Vinhedo/SP

ntre os dias 28 e 29 de novembro aconteceu o I Seminário de Tecnologia do Forjamento, em Vinhedo/SP. Realizado pelo Grupo Aprenda, o evento teve como mediador o Prof. Dr-Ing. Lirio Schaeffer, da UFRGS, profissional renomado no setor de Forjaria. Ele discursou sobre os seguintes temas aos participantes: Histórico, Previsões e Estatísticas da forjaria; Demandas da área de forjamento; Razões para baixar custos; Processo sob controle; Parâmetros fundamentais do processo de forjamento; Controle de

parâmetros no processo de forjamento; Projeto de matrizes (ferramentas); Forjamento a frio; Extrusão (direta e indireta); Prensagem; Tipos de forjamento; Considerações sobre a simulação computacional do forjamento; Exemplos de cálculos e Teste prático para a determinação do coeficiente de atrito. A programação contou também com palestras técnicas: Prensas servo-acionadas (Prensas Schuler); Uma atualização sobre a tecnologia de lubrificação de matrizes de forjaria (Fuchs); Sistemas de aquecimento por indução para forjarias (Inductotherm), Impressão 3D para moldes e matrizes (Robtec);

Empresas patrocinadoras do I Seminário de Tecnologia do Forjamento

- Jan a Abr 2014

Cold and hot forming simulations (Simufact), Matéria-prima para forjados (ArcelorMittal); A qualidade do aço ferramenta e a vida do ferramental (Villares Metals). Foram patrocinadores desta edição as empresas: Villares Metals, Fuchs, Prensas Luxor, Simufact, Inductotherm, Robtec e Prensas Schuler. O evento contou também com o apoio da revista FORGE, do SINDIFORJA, do SINDISUPER e da ABIMAQ - CSFEI. Neste ano, o II Seminário de Tecnologia do Forjamento acontecerá nos dias 27 e 28 de Novembro. Para mais informações, acesse www.grupoaprenda.com.br.

NOVIDADES Alcoa vai Fornecer Forjados de Titânio e Alumínio para a Airbus A Alcoa confirmou nos EUA a assinatura de um contrato de longo prazo com a fabricante europeia de aviões Airbus para o fornecimento de peças forjadas de titânio e alumínio aeroespacial. A Alcoa vai fornecer peças de titânio, incluindo peças forjadas utilizadas para conectar a estrutura da asa com o motor para o avião A320neo, o jato de um único corredor mais eficiente em termos de economia de combustível fabricado pela Airbus. A empresa vai produzir as peças utilizando a prensa recentemente modernizada de 50.000 toneladas, instalada em sua fábrica em Cleveland, Ohio, EUA. O acordo, que está avaliado em aproximadamente US$ 110 milhões, também inclui fornecimento de várias peças forjadas de grande porte de alumínio para o A330 e A380, que serão fabricadas com a liga 7085 de propriedade da Alcoa e destinada especificamente para grandes componentes estruturais de aeronaves. A maioria desses forjados serão utilizados na estrutura de apoio das asas onde a relação resistência/peso é fundamental para uma performance eficiente da aeronave.

SMS Meer Desenvolve Máquina de Forja Hidráulica Horizontal, a Primeira no Mundo A fabricante de equipamentos SMS Meer da Alemanha desenvolveu uma máquina de forjamento horizontal hidráulica que a empresa afirma ser a primeira de seu tipo no mundo. O equipamento é utilizado para a pré-formação dos elementos, os quais são posteriormente moldados em sua forma intermediária ou final no molde. A máquina permite reduzir tempos de preparação e aumentar a produtividade. A nova máquina horizontal é um tipo de máquina de forjamento radial da linha SMX da SMS Meer. Uma característica especial é o dispositivo integrado de mudança de matriz, que permite um segundo molde para ser usado dentro de um processo de forjamento. O equipamento foi encomendado por um cliente do Japão.

International Crankshaft Adquire Nova linha de Prensas de Forjamento A empresa International Crankshaft Inc. (ICI) de Georgetown, Kentucky, EUA, vai investir cerca de US$ 46 milhões para adicionar uma nova linha de prensas de forjamento, a quarta, para as suas operações de fabricação. ICI, uma joint venture da Nippon Steel e Sumitomo Metal Corp e Sumitomo Corp, forja virabrequins nos EUA. A empresa está, atualmente, operando as suas três linhas de produção em plena capacidade em resposta à forte demanda norte-americana, produzindo 2,7 milhões de virabrequins por ano. A produção deve chegar a 4 milhões de unidades por ano, com a adição da quarta linha, que está programada para entrar em operação em novembro de 2015. De acordo com a ICI, as montadoras estão se deslocando das peças fundidas para virabrequins forjados em um esforço para atender aos requisitos mais elevados de eficiência de combustível.

Klüber Lubrication Recebe Prêmio no Setor Automotivo A Klüber Lubrication, empresa especializada em lubrificantes especiais e que conta com uma subsidiária brasileira localizada em Alphaville, recebeu o Prêmio DURA na categoria de Qualidade e Atendimento no setor automotivo. A premiação é uma forma de reconhecimento aos fornecedores da DURA Automotive (fabricante de autopeças que atende as principais montadoras do país e do mundo), que se destacaram no ano de 2013 e já existe há 15 anos. A festa contou com uma cerimônia especial em Ribeirão Pires, no Teatro Municipal Euclides Renato, no dia 6 de Dezembro último. Segundo Amauri Norberto Costa, Operation Buyer da DURA Automotive, é necessário cumprir metas de qualidade, logística e atendimento para a conquista do prêmio. “Conheço a Klüber Lubrication há muitos anos e sua qualidade e atendimento são indiscutíveis. Nunca tivemos do que reclamar”, afirma. Esta é a segunda vez que a empresa leva o ‘troféu’. Richard Verrone, Consultor Técnico da Klüber Lubrication, conclui: “Acredito que as

Schuler Fornecerá uma Prensa de Parafuso e Duas Prensas Hidráulicas para Empresa do Ramo Automotivo da Turquia A Schuler, renomada fabricante de prensas, recebeu um pedido da Parsan Steel Forging and Machining Co para construir a mais moderna linha de forjamento da Europa. No coração da linha está uma prensa de parafuso de 16.000 toneladas que será utilizada para produzir peças grandes de caminhões, tais como: virabrequins, eixos dianteiros, juntas de direção e flanges. As peças serão rebarbadas e calibradas por outras duas prensas de forjamento hidráulicas, cada uma com 2.500 toneladas de força. A linha tem cerca de 70 metros de comprimento e é totalmente automatizada: os Crossbar Robots fornecidos pela Schuler transportam as peças pré-conformadas, que pesam de 150 a 250 kg, entre os fornos de indução e cada uma das prensas. O tempo do ciclo é em torno de 35 segundos. O sistema de controle altamente complexo da linha também foi completamente desenvolvido dentro do grupo. "Não há nada como essa linha no campo do forjamento", resume Jochen Früh, diretor da Schuler. A Parsan, com sede em Istambul, na Turquia, é uma fornecedora do ramo automotivo e já utiliza um martelo de forjar a contragolpes fornecido pela Schuler. A linha de forjamento representa o maior

pedido já recebido pela divisão de forjamento da Schuler em Weingarten, Alemanha. A ordem foi recebida em novembro de 2013 e a linha deverá ser entregue no início de 2015.

Modelo computacional de uma linha de forjamento similar fornecida pela Schuler. Fonte: Schuler Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 15

NOVIDADES áreas da qualidade, engenharia, produção, logística e compras fazem parte dos nossos principais pilares de atendimento e juntos fomos responsáveis pela conquista do prêmio, que é motivo de muito orgulho”.

Kobe Steel Desenvolve Processos de Forjamento para Virabrequins Marítimos A Kobe Steel, principal siderúrgica do Japão, informa que vai desenvolver um novo processo de forjamento de virabrequins marítimos que irá melhorar em 9% a eficiência de combustível comprovado durante os testes no mar. Os virabrequins conectam os pistões de um motor e rotacionam quando os pistões são disparados, girando o eixo que move a hélice. O novo processo envolve a estampagem do ferro aquecido em moldes de metal para fazer virabrequins leves, porém com maior resistência. A Kobe Steel diz que o processo melhora a resistência à fadiga do metal em 20%.

Forjaria Marcora do Brasil Vai Produzir Aços Especiais em Seropédica A cadeia da indústria do petróleo e gás do Estado do Rio de Janeiro ganhará um elo estratégico com a instalação da Forjaria Marcora do Brasil, em Seropédica. Com investimentos de R$ 120 milhões e criação de cem postos de trabalho, a indústria fornecerá até 40 mil toneladas/ ano em aços especiais para utilização em equipamentos de exploração em condições submarinas. Com previsão de iniciar as operações em julho de 2015, o projeto é uma parceria entre as italianas Forgiatura Marcora e Fomec, e a brasileira Gaia Partners. Atualmente, a empresa fornece para o país por meio de sua unidade em Milão. Para o secretário de Desenvolvimento Econômico, Julio Bueno, o investimento se enquadra nos esforços que vêm sendo feitos pelo Governo do Estado com foco no mercado subsea. “A instalação de uma forjaria adensa ainda mais a cadeia produtiva disponível para a indústria de óleo e gás. O investimento é fruto da política de atração desenvolvida pelo governo, que busca ampliar os fornecedores em atuação no estado”, avaliou.

Eaton Instala Equipamento de Conformação por Laminação Transversal por Cunha (Cross-WedgeRolling) A Eaton Corporation adicionou à sua instalação em South Bend, Indiana, EUA, uma máquina de laminação transversal por cunha de 1,9 milhão de dólares para ser utilizada na produção de eixos de transmissão para caminhões pesados. A expectativa é de que o novo equipamento melhore a eficiência de fabricação completando o processo de forjamento com o sistema laminação transversal por cunha. Ele substitui a operação de forjamento com martelo que havia sido terceirizada. O equipamento laminação transversal por cunha aquece o aço a 1200°C e o lamina para formar os eixos de transmissão. O equipamento, em inglês Cross-Wedge-Rolling, que foi construído na Bielorrússia, é um dos cerca de 10 desses sistemas no mundo e um dos poucos nos EUA. Enquanto se aguarda a conclusão dos testes, o novo equipamento deverá estar totalmente operacional em meados de setembro. A planta de South Bend fornece peças forjadas de transmissão para três instalações da Eaton.

Relatório faz Previsões de um Crescimento Anual de 9% na Indústria de Forjamento Global Um relatório recente publicado pela ResearchMoz, uma empresa de pesquisa de mercado com sede em Albany, Nova Iorque, espera que a indústria de forjamento global cresça a uma taxa composta de crescimento anual de 9,42% durante o período 2012-2016. Um dos principais fatores que contribuirá para esse crescimento será o aumento da demanda da indústria automotiva. De acordo com o relatório, a indústria de forjamento global tem visto um aumento no fornecimento de atividades de forjamento por países de “baixo custo” e o custo crescente dos recursos pode representar um desafio para o crescimento deste mercado nos EUA. O relatório foi elaborado com base em uma análise aprofundada do mercado com a participação de especialistas do setor.

Luxor Entrega Duas Modernas Prensas para o SENAI-CIMATEC na Bahia A fabricante de prensas Luxor, estabelecida em São Paulo, forneceu recentemente duas prensas de última geração para o Centro Integrado de Manufatura e Tecnologia (SENAI - CIMATEC) de Salvador, na Bahia. Os equipamentos são destinadas ao Centro de Tecnologias em Conformação Mecânica, que foi projetado em parceria com a Universidade de Aachen, da Alemanha, e a UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). As prensas de forjamento fornecidas ao CIMATEC são da série Hidroforge 650, desenvolvimento da LUXOR que possui além de estrutura bastante rígida para impactos à quente, as seguintes inovações tecnológicas: PC Industrial com as opções de forjamento simples e alta velocidade com impacto simultâneo. Através da seleção digital na tela touch screen. também possui 16

- Jan a Abr 2014

a rotina de martelamento para forjamento em matriz aberta ou martelamento simultâneo/forjamento. A prensa tem sistema a laser controlando a temperatura da peça e software tipo SCADA monitorando á distância todo o processo a cada peça produzida ou ensaiada. Com o sistema supervisório é possível gerar gráficos de força x deslocamento x temperatura, efetuar toda a programação do ciclo operacional garantindo assim a repetibilidade do processo. Além desses incrementos no forjamento a Luxor também equipou estes equipamentos com troca rápida de bolster para agilizar a produção e de toda a proteção de segurança para o usuário requerida pela norma NR-12. O Centro de Conformação tem previsão de inauguração para o próximo mês de março.

Prensa LUXOR Hidroforge 650

NOVIDADES Centro de Serviços ArcelorMittal Oferece Programa Open House A ArcelorMittal possui um Centro de Serviços, localizado em Rio das Pedras, interior de São Paulo, que oferece diversas soluções industriais para os clientes, tendo em seu portfólio mais de 900 produtos aptos para o setor metal-mecânico, de dimensões e acabamentos totalmente customizados. A empresa disponibiliza serviços de cortes de barras, blanks/bolachas (destaque para comprimentos e tolerâncias bastante restritas), trefilação de perfis especiais, retífica, descascamento, além de inspeções por Eddy Current, magnaflux, ultrassom e avaliação em laboratório. Mensalmente, o local oferece o programa Open House, visando apresentar aos clientes novas soluções e oportunidades que trazem economia e produtividade aos processos dos mesmos.

Centro de Serviços ArcelorMittal em Rio das Pedras

Carpenter Technology Instalará a Maior Prensa Hidráulica do Mundo A Carpenter Technology recebeu a carcaça de 160 toneladas de uma prensa radial para sua planta de 500.000 metros quadrados que está em construção em Limestone County, Alabama, EUA. Dita como a maior prensa hidráulica do mundo, a carcaça da prensa foi enviada da Alemanha no mês de outubro e será instalada na planta de 500 milhões de dólares americanos que está em construção. A prensa custou US$ 35-40 milhões entre compra e envio e ainda levará meses para estar em funcionamento. A produção completa nesta grande planta, a qual incluirá refusão, forjaria e acabamento associado e testes de capacidades, terá início após abril de 2014.

Feira Internacional de Movimentação de Materiais e Logística. CeMAT SOUTH AMERICA 2015. Negócios em intralogística? Basta um movimento: reserve o seu estande.

Informações e Reservas cemat-southamerica.com.br cemat@hanover.com.br 41 3027-6707

Transporte da carcaça de 160 toneladas da prensa radial

Lingotador Contínuo para Barras Comissionado na China O que é reivindicado como o maior lingotamento contínuo para barras do mundo entrará em operação na Dongbei Special Steel, na cidade de Dalian, província de Liaoning, China. A empresa comissionou o lingotador contínuo da SMS Concast, empresa do SMS Group. O novo lingotador contínuo produzirá blocos de aços especiais de alta qualidade, com diâmetros de 600 a 800 mm (23,6-31,5 polegadas). A Dongbei Special Steel utiliza as barras para forjar grandes eixos, aço ferramenta e aço inoxidável em suas prensas hidráulicas e de forjamento radial. Ela fornece esses produtos para as indústrias de petróleo, energia e automotiva. O lingotador tem uma capacidade anual de até 450 mil toneladas.

Transamerica Expo Center 14h às 21h

30.06 a 03.07 2015

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 17 anuncio_logweb_hannover_jan14.idml 1

21/01/14 12:35

PRODUTOS Caracterização de Partículas Altmann

O Morphologi G3 é uma ferramenta avançada, mas de fácil utilização, usada na caracterização de partículas para a medição do tamanho e da forma de partículas de 0,5 micra a até vários milímetros. Em um único instrumento, oferece a flexibilidade necessária em P&D e solução de problemas, além de resultados independentes do usuário e a validação necessária para a análise automatizada do controle da qualidade. A técnica tem sido usada em conjunto com a medição do tamanho de partículas por difração laser para obter uma melhor compreensão do comportamento do produto ou do processo. Este sistema pode medir: forma e tamanho das partículas. Faixa de tamanho das partículas: 0,5 µm a 1000 µm. Tipo de dispersão: a úmido, a seco. Tecnologia de imagem: estática. www.altmann.com.br

Cabine de Jateamento

CMV Construções Mecânicas As Cabines de Jateamento com Recuperação Automática do Abrasivo CMV podem operar com qualquer tipo de abrasivo, como: granalha de aço carbono, granalha de aço inox, microesfera de vidro, óxido de alumínio, abrasivos plásticos etc. Garantem alto índice de produtividade, pois a reciclagem do abrasivo é feita de forma simultânea e automática, permitindo o reinício imediato do trabalho quando esgotada a carga de abrasivo. O Sistema de Recuperação do Abrasivo exige fundações extremamente reduzidas, podendo ser construído sem a necessidade de fundações ou em cabines móveis tipo container. Oferecemos também kits de cabine compostos por sistema de recuperação automática ou semiautomática do abrasivo e sistemas de exaustão, sempre atendendo às normas de segurança do trabalho e de meio ambiente. www.cmv.com.br

Software para Cálculo de Propriedades de Materiais JMatPro

JMatPro é um programa capaz de calcular uma enorme variedade de propriedades de materiais voltado, em particular, para ligas multicompostas utilizadas na indústria. Os módulos padrões do JMatPro 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. O JMatPro é elaborado levando em consideração 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 e poderosa 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. www.jmatpro.com 18

- Jan a Abr 2014

Software para Simulação de Extrusão

QuantorForm QForm-Extrusion é um programa projetado especificamente para simulação de tecnologia de extrusão e otimização do projeto e do desempenho da matriz de extrusão. Foi desenvolvido em colaboração entre um grande fabricante de extrusão e QuantorForm Ltd, uma empresa com mais de vinte anos de experiência em desenvolvimento de software de simulação de conformação de metal. Esta colaboração resultou em um programa único que está rapidamente se tornando líder do mercado de simulação de extrusão. Ele permite um set up fácil e rápido de simulações com velocidades de simulação muito rápidas e praticamente elimina a necessidade de correções de matriz, reduz os ciclos de desenvolvimento de produto, minimizando os custos e melhora a qualidade do produto. www.qform3d.com

Cestos para Tratamento Térmico First Fornos

Fundidos em aço inoxidável resistente ao calor cestos como o da foto, grelhas e dispositivos podem trabalhar em fornos de tratamento térmico com temperaturas de 600º a 1200ºC. As ligas são produzidas em fornos à indução e analisadas em espectrômetro óptico. As peças são projetadas visando a atender a necessidade de carregamento de cada cliente e produzidas sob encomenda. www.ﬁrstfornos.com.br

Queimador de Chama Direta

Aichelin O queimador de chama direta tipo FFB 100 - 300 kW possui temperatura de aplicação máxima de 1300ºC. É ideal para processos de alta temperatura em aplicações na indústria metalúrgica, indústria cerâmica e na indústria química. www.aichelin-astt.com.br

Gerador Estático para Indução Ambrell

A nova linha de Geradores Estáticos EKOHEAT possui potências que variam de 10KW a 1.200 KW em uma larga faixa de frequências e cobre uma vasta gama de aplicações para quase todos os propósitos de aquecimento. Os equipamentos da linha EKOHEAT são versáteis, pois contam com ajuste de taps de capacitores e transformadores para um melhor casamento de impedância com o indutor. São confiáveis e de controle preciso, permitindo uma perfeita repetibilidade do processo de aquecimento. Permitem ainda uma fácil adaptação em linhas de produção existentes, dada a possibilidade de conexão com indutores remotos que podem ser instalados em até 30 metros de distância do gerador. www.ambrell. com.br

PRODUTOS Serra de Fita

Juntas Dielétricas

Atlasmaq

Dinatecnica

A serra de fita horizontal é indicada para serviços de corte em materiais (barras, perfis, tarugos, tubos e cantoneiras) das mais variadas formas e tamanhos. Com sua serra de 24mm de largura, este equipamento é indicado não só para materiais maciços de grande largura, mas também para materiais leves e perfis. Além do controle hidráulico de descida da bandeira de corte, esta máquina conta com sistema de aproximação rápida acionada por válvula solenoide e morsa com travamento hidráulico do material, que torna a máquina muito mais produtiva. www.atlasmaq.com.br

A linha de juntas dielétricas fornece uma solução efetiva de vedação e isolamento elétrico entre flanges, oferecendo máxima resistência e durabilidade. Ambos os modelos, DINAELEKSMC e DINAGRA, proporcionam uma base sólida para a vedação de flanges, enquanto mantém completamente o isolamento elétrico entre as faces dos mesmos. www.dinatecnica.com.br

Queimador para Fornos Combustherm

É ideal em aplicações que exijam altas velocidades de saídas de gases e a mais baixa emissão de gases que qualquer outro queimador disponível para fornos industriais apresente. Suas aplicações predominantes são para a indústria cerâmica e tratamento térmico, mas ainda tem sido aplicadas com sucesso em fornos de fusão e fornos de vidro. Com capacidade de queimar diversos combustíveis gasosos com o mesmo injetor. Ignição tanto em chama alta como em chama baixa e de fácil posicionamento para as entradas de gás e de ar, facilitando a montagem das tubulações. www.combustherm.com.br

Sonda Termopar com Junção de Transição Reforçada Omega As sondas da Série TJ36 para uso pesado contam com bainha em aço inox e cabo de ligação revestido. As sondas oferecem de transição de trabalho pesado Omega® terminação conveniente para fio de ligação revestido com PFA. A junção de transição tem 1,63"de de 1" para alívio de tensão. comprimento, com uma mola O diâmetro da junção é de 1⁄4"sondas com diâmetro de 1⁄16 e 1⁄8"e de 3⁄8" para sondas com diâmetro de 3⁄16 e 1⁄4". Ainda é possível solicitar uma customização no comprimento extra da sonda, na malha externa, ou cabo blindado. Especificações: Diâmetros de 1⁄16 a 1/4"; Bainha em aço inox 304, 310, 316 e 321, Inconel® ou Super OMEGACLAD® XL; Cabo de ligação trançado revestido em PFA. br.omega.com

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 19

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

Alberto Moreira Guerreiro Brito

Previsão de Dano no Forjamento a Frio e a Morno de Aços

s processos de forjamento podem ser classificados em função da temperatura em que são executados, a frio, a quente ou a morno. O forjamento a frio é aquele no qual o tarugo original a ser forjado não é submetido a nenhum processo de aquecimento antes da deformação plástica. Caracteriza-se por permitir a obtenção de peças com altas precisões dimensionais e excelente acabamento superficial, geralmente emprega matrizes de grande complexidade e exige o uso de prensas de maior capacidade quando comparado aos outros processos. A limitação do processo decorre do fato de que os metais à temperatura ambiente e próximo a ela apresentarem menor dutilidade e maior resistência à deformação. No forjamento a quente o tarugo é normalmente aquecido a uma temperatura bastante acima da temperatura de recristalização do metal, em que grandes alterações microestruturais podem ocorrer antes, durante ou após a deformação. Devido ao aquecimento, que provoca a dilação do material e a forte oxidação superficial, o forjamento a quente não permite a obtenção de peças com altas tolerâncias. Por outro lado, as matrizes são normalmente mais simples e as prensas podem ter menor capacidade do que nos outros processos. O forjamento a morno é realizado em uma temperatura intermediária entre a temperatura ambiente e aquelas utilizadas no forjamento a quente. O processo reúne as vantagens dos processos a frio e a morno. É, entretanto, necessário um conhecimento preciso da influência da temperatura sobre a resistência do material de modo a serem evitadas zonas de fragilidade. Nesse sentido, foi desenvolvido no Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) um projeto de pesquisa com o objetivo de realização de um estudo de natureza teórico-experimental da deformação a frio e a morno dos aços AISI 5115 (16MnCr5) e AISI 1050, visando contribuir para o entendimento dos fenômenos que levam à falha do material durante o processo. Por falha se entende o surgimento de trincas devido à imposição de deformação plástica além do limite de dutilidade do material. As trincas podem ser

- Jan a Abr 2014

externas ou internas e a deformação na qual elas têm início pode ser prevista utilizando-se algum critério de fratura dútil. Os critérios de fratura dútil aplicados a processos de deformação plástica baseiam-se no estabelecimento de uma função matemática que depende simultaneamente dos valores de tensão e deformação e que traduz o valor do dano acumulado. Nestas condições o início da fratura tem lugar quando o dano acumulado atinge um valor limite denominado “dano crítico” [1-4]. O projeto foi desenvolvido em duas etapas. Inicialmente foram executados ensaios destinados ao levantamento das curvas de escoamento dos materiais a temperatura ambiente a cada 50ºC até a temperatura de 1000ºC, que representa o topo da faixa de trabalho a morno. Os dados obtidos foram utilizados para alimentar os sistemas de simulação numérica com os quais será realizada a calibração do dano crítico. A etapa seguinte foi a realização de ensaios de deformabilidade. Os ensaios de deformabilidade têm por objetivo determinar o nível de deformação que é possível atingir durante as operações de deformação plástica sem que ocorram fenômenos como a nucleação e propagação de trincas. Então, realizar a caracterização da deformabilidade

(a)

(b)

do material consiste em determinar o valor do “dano crítico”. A determinação do dano crítico é realizada por meio de uma técnica de calibração inversa. Inicialmente corpos de prova são submetidos a diferentes graus de deformação até que seja detectado o surgimento de trincas. Então, é realizada a simulação numérica para as mesmas condições, sendo calculado o valor do dano segundo algum critério de fratura. A simulação dos ensaios foi realizada com o programa IFORM 2D, sendo calculado o dano crítico para os critérios de fratura de Cockcroft-Latham e de Oyane. Esses dois critérios foram escolhidos por serem, segundo diversos artigos, os que melhor conseguem prever a ocorrência de trincas em operações de conformação mecânica de peças massivas. Nos ensaios foram utilizadas quatro diferentes geometrias de corpos de prova com o objetivo de gerar diferentes caminhos de deformação e, assim, produzir com pouca deformação externa total condições localizadas que levassem à nucleação trincas e fissuras. As geometrias utilizadas são mostradas na Figura 1. Nos ensaios realizados a temperatura ambiente os corpos de prova foram comprimidos em incrementos de 1 em 1 mm, sendo que foram utilizados calços para garantir a precisão

(c)

(d)

Figura 1. Corpos de prova utilizados nos ensaios de calibração do dano acumulado: (a) cilíndrico; (b) duplo cone; (c) flageado; (d) tubo cônico

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO Alberto Moreira Guerreiro Brito

0,7

Temperatura (°C)

Dano acumulado

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0,1

0,2

0,3 0,4 0,5 0,6 Deformação efetiva

0,7

0,8

Figura 2. Evolução do dano crítico simulado para corpos de prova do tipo tubo cônico, em função da temperatura e da deformação efetiva e a fratura experimental calibrada para o aço 16MnCr5

dos incrementos de deformação. Após a aplicação de cada incremento de deformação os corpos de prova foram examinados por meio de ensaio de líquidos penetrantes, sob aumento de 50 vezes, visando determinar a existência de trincas na superfície lateral dos mesmos. Nos ensaios realizados entre 100oC e 400oC procedimento semelhante foi adotado com a diferença de que, neste caso, os incrementos de deformação foram de 2 em 2 mm e após cada deformação os corpos de prova eram resfriados em água, limpos, examinados e reaquecidos para uma nova etapa de deformação. Acima de 400oC manteve-se os incrementos de deformação em 2mm, mas o exame dos corpos de prova tornou-se bastante mais complicado devido a oxidação. Após cada etapa de deformação os mesmos eram resfriados em água, jateados com areia, examinados e reaquecidos para uma nova

A_FORIND_17,5x11,05cm.indd 1

etapa de deformação. Este procedimento de limpeza (jateamento com areia) pode ter mascarado alguns resultados dificultando a eventual visualização de trincas e fissuras. Da mesma forma, principalmente nas temperaturas mais elevadas, os ciclos sucessivos de aquecimento-deformação-resfriamento podem ter alterado significativamente as características de deformabilidade do material. Acima de 900ºC a determinação de trincas e fissuras pelo método descrito tornou-se impossível, justamente devido ao problema da oxidação. Nas simulações através do programa IFORM foram utilizados os critérios de Cockcroft e Latham [5] e Oyane [6]. A Figura 2 mostra a evolução do dano crítico (média ente C1 e C2) simulado para os corpos de prova do tipo tubo cônico, em função da temperatura e da deformação efetiva para o aço 16MnCr5. Nessa figura os pontos no fim de cada curva significam a fratura experimental calibrada. Esses valores podem ser introduzidos como dados em programas de simulação capazes de calcularem o dano acumulado permitindo que seja feita uma previsão do início da formação de trincas durante o processo. Alberto Moreira Guerreiro Brito é 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. E-mail: brito@ufrgs.br.

Referências Bibliográficas As referências estão online no endereço: www.revistaforge.com.br/coluna/ pesquisa-e-desenvolvimento-previsao-de-dano-no-forjamento-a-frio-e-a-morno-de-acos/43323.

09/01/2014 14:47:21 Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 21

PIONEIROS

Udo Fiorini, Editor

José Celso Caputo Celso Caputo é secretário-executivo do SINDIFORJA - Sindicato Nacional da Indústria de Forjaria, com sede na cidade de São Paulo

elso Caputo é secretário-executivo do SINDIFORJA - Sindicato Nacional da Indústria de Forjaria, com sede na cidade de São Paulo. Ele conta que, formado pelo antigo curso normal, começou a vida profissional como professor primário em Tatuí, cidade do interior do estado de São Paulo onde nasceu. Aos 18 anos, tendo cursado curso de ciências contábeis, montou um escritório de contabilidade junto ao tio e padrinho, passando como contador a dominar também legislação tributária e societária e gestão de negócios. Posteriormente, fez o curso de filosofia, ciências e letras em Sorocaba e se formou professor de história. O escritório de contabilidade passou a ter muita concorrência na então pequena cidade de Tatuí, mal dava para Celso pagar sua faculdade na vizinha Sorocaba. Decidiram vender o escritório e ele foi procurar emprego em São Paulo. Celso comenta que no dia em que chegou ele já conseguiu uma vaga. Numa agência de empregos, candidatou-se como contador. Diz que pela pouca idade desconfiaram de seus conhecimentos e lhe deram um balanço para analisar. Tinha sido prática constante de seu trabalho e ele interpretou corretamente os dados do mesmo. Deram-lhe outro, mais volumoso, que ele também analisou corretamente. Foi contratado para ser subcontador de uma empresa de confecções na Bela Vista. Isso foi no final da década de 60. Logo em seguida o contador foi mandado embora. Ele não quis assumir a contabilidade, queria que tivesse outro contador. Aí a empresa o promoveu a gerente. Concluiu seus estudos, formando-se em direito pela FIEO, Fundação Instituto de Ensino para Osasco. Foi uma das primeiras turmas desta faculdade da cidade de Osasco, cidade vizinha de São Paulo. Até hoje Celso Caputo advoga em causas civis, em conjunto com uma banca de amigos. Trabalhou na empresa de confecções por aproximadamente 6 anos no cargo de gerente-geral. Conheceu pessoas no então Banco Real que utilizavam seus serviços como free-lan-

- Jan a Abr 2014

cer. Gostaram de seus conhecimentos e um dia lhe convidaram para trabalhar lá como funcionário. Aceitaram a sua solicitação de salário e acabou contratado como assessor técnico fiscal. Foi subindo na hierarquia da empresa chegando a subcontador geral do banco e, posteriormente, subchefe do setor jurídico. Por sugestão de amigos foi convidado pela direção da instituição a assumir a direção de uma empresa do grupo situada no estado do Acre. Celso Caputo, nesta época, já era casado e tinha dois filhos homens. Avaliou o convite com a família e acabou decidindo por aceitar. Seguiu para o Acre, onde permaneceu por cerca de 8 anos. Ele comenta que se adaptou muito bem naquele estado, com bom relacionamento na sociedade local. A empresa tinha algumas empresas na região, desde serrarias, extração de castanha, extração e beneficiamento de látex e de óleo de dendê, entre outras. Saiu do grupo quando o banco começou a ser preparado para venda a outra instituição. Foi, então, que o SINDIFORJA entrou na vida de Celso Caputo. Benedito de Godoy Moroni, irmão de criação de Celso, era secretário-executivo do SINDIFORJA e havia sido convidado para assumir o cargo de fiscal de renda federal na cidade de Presidente Epitácio, no extremo oeste do estado de São Paulo. O prazo para assumir o cargo estava vencendo e ele precisava de alguém para ocupar o seu lugar. Ligou para Celso, que nesta época trabalhava no Unibanco em Osasco, e ele aceitou o desafio de ser o secretário-executivo da entidade no lugar de Benedito de Godoy. O SINDIFORJA foi fundado como Associação Brasileira de Forjarias em janeiro de 1958, em um escritório da Praça João Mendes, no centro da cidade de São Paulo. O escritório pertencia ao hoje renomado jurista Ives Gandra Martins, na época advogado e amigo do Dr. Alexandre Rodolpho Smith de Vasconcelos, presidente, então, da indústria de forjados SIFCO e um dos principais articuladores da fundação da

Associação. Esta entidade deu origem, em 1964, à Associação Profissional da Indústria de Forjaria de São Paulo, com seu escritório transferido para o Palácio Mauá, então edifício sede da CIESP / FIESP, no número 80 do Viaduto Dona Paulina, centro de São Paulo. No mesmo endereço foi fundada, em 1965, a sociedade civil Centro Brasileiro de Forjarias. Em 1969, nova mudança de razão social da Associação, alterada então para Sindicato da Indústria de Forjaria de São Paulo. Em 1974, ainda no mesmo endereço, a denominação da entidade foi completada para Sindicato da Indústria de Forjaria no Estado de São Paulo. Por sugestão do presidente do Sindicato na ocasião, Dr. Alexandre Rodolpho Smith de Vasconcelos, a entidade procurou uma sede própria, que foi inaugurada em agosto de 1983 e onde se localiza até hoje, na Rua General Furtado do Nascimento 684, 6º andar, Cjs. 61 e 62. Dr. Alexandre foi presidente do SINDIFORJA por dois mandatos, de 1969 a 1975 e de 1981 a 1993. Finalmente, em 1988, a denominação foi alterada para Sindicato Nacional da Indústria de Forjaria, SINDIFORJA, que mantém até esta data. José Celso Caputo começou a trabalhar no SINDIFORJA em agosto de 1990. Na época, a indústria de forjados estava em seu auge, com mais de 70 sócios participando do Sindicato. Com o início do Plano Real, em 1994, houve um momento de entusiasmo na economia brasileira que se refletiu no setor de forjados. Naquele ano, decidiu-se promover o evento SENAFOR, criado e apresentado anualmente no Rio Grande do Sul pelo Eng. Paulo Regner e pelo Prof. Dr-Ing. Lirio Schaeffer, da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), no estado de São Paulo. Celso comenta que o evento foi realizado nas dependências da USP (Universidade de São Paulo), na cidade de São Paulo. Chegou-se a prever a realização do evento em momentos alternados, uma no Rio Grande do Sul e no outro ano em São Paulo. Mas foi realizado apenas um

PIONEIROS Udo Fiorini, Editor

José Celso Caputo

em São Paulo. Na mesma época, já no início da presidência de Arnaldo Meschnark, outro evento internacional, o seminário promovido pela EUROFORGE europeia, foi anunciado para ser realizado no Brasil pelo SINDIFORJA. Foi cancelado pela deterioração dos números da economia no Brasil.

Atualmente, o número de sócios ativos é de aproximadamente 40. O setor se ressente da política de desindustrialização enfrentada pelo país nos últimos anos. Importações de forjados a custo extremamente baixo fizeram muita empresa ou fechar as portas ou se associar a outras. E a maior preocupação

do SINDIFORJA passou a ser a de alertar o governo sobre os problemas do setor. Celso, diretores da entidade e também o seu presidente, Harry Eugen Josef Kahn, participaram de várias reuniões no BNDES - Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social e no MDIC - Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior em Brasília, para defender a observância do percentual de conteúdo local. Finalmente veio a primeira luz, com o lançamento do Plano Brasil Maior em 2011, criado para aumentar a competitividade da indústria nacional. Mas o que realmente animou a indústria automobilística, principal setor atendido pela forjaria nacional, a investir em tecnologia foi o Programa Inovar Auto, Programa de Incentivo à Inovação Tecnológica e Adensamento da Cadeia Produtiva de Veículos Automotores, criado em 2013 e com vigência até 2017. Mas talvez o grande motivador para uma nova realidade pode ser a recém-promulgada Medida Provisória 638, que trata também da rastreabilidade da origem de autopeças. Conforme Celso, embora ainda precise de regulamentação, esta MP, em que parte das sugestões feitas pelo SINDIFORJA foi aproveitada, está fazendo com que montadoras já estejam contratando empresas especializadas para fazerem a rastreabilidade dos componentes dos itens adquiridos para sua linha de produção. Celso diz que sem isso as forjarias e a indústria nacional como um todo tende a diminuir sua produção.

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 23

Sindicato Nacional da Indústria de Forjaria

SINDIFORJA

Formação de Chapas para Concorrer nas Eleições do Sindiforja

o dia 29 de Maio de 2014 serão realizadas eleições para composição das Administrações do Sindiforja e do Centro de Forjarias para o triênio de 01/07/2014 a 30/06/2017, cujas chapas que desejarem concorrer deverão ser registradas na Sede das Entidades, impreterivelmente, até o dia 20/02/2014. As Administrações, tanto do Sindiforja como do Centro de Forjarias, serão compostas de: - Diretoria Executiva: Presidente, Vice-Presidente, Secretário, Tesoureiro e Diretor Jurídico; - Diretores Adjuntos: Serão eleitos cinco; - Conselho Fiscal: Serão eleitos três Conselheiros Titulares e três Conselheiros Suplentes; - Diretores Regionais: Nos Estados em que as Entidades tenham associados, sendo dois Diretores por Estado. Relativamente à Administração do Sindiforja, além dos cargos acima, serão eleitos também os Delegados Representantes junto à FIESP, que serão em número de dois representantes. Mais detalhes e informações referentes às eleições contatar Celso ou Rosa pelo telefone (11) 3022-3188 ou pelo e-mail sindiforja@ sindiforja.org.br.

Sindiforja participará do 21º IFC 2014

Diretora para Assuntos Internacionais Silvia Ribeiro de Aquino fará uma apresentação/palestra sobre o tema “Tendências no Mercado de Forjados no Brasil”, no 21º IFC (International Forging Congress - Euroforge), que acontecerá entre os dias 29 de Junho e 04 de Julho, em Berlim, Alemanha. O Sindiforja está empenhado para que, neste ano, haja uma delegação que represente, à altura, os negócios brasileiros de forjaria no mundo. Na Reunião Plenária, que aconteceu dia 30/01/2014, este tema, entre outros, foi apresentado para início das discussões, conforme circular do Sindiforja enviada por e-mail a todos os associados.

Calendário das Reuniões Administrativas 2014 Janeiro 2014 D 5

S 6

T 7

Março 2014

Fevereiro 2014

9 10 11

1 2

1 4

12 13 14 15 16 17 18

9 10 11 12 13 14 15

19 20 21 22 23 24 25

16 17 18 19 20 21 22

26 27 28 29 30 31

23 24 25 26 27 28

23 24 25 26 27 28 29 30 31

Maio 2014

Abril 2014 D 6

S 7

9 10 11 12

D 4

S 5

T 6

Q 7

Junho 2014

9 10

9 10 11 12 13 14

T 3

13 14 15 16 17 18 19

11 12 13 14 15 16 17

15 16 17 18 19 20 21

20 21 22 23 24 25 26

18 19 20 21 22 23 24

22 23 24 25 26 27 28

27 28 29 30

25 26 27 28 29 30 31

29 30

Agosto 2014

Julho 2014 D 6

S 7

9 10 11 12

D 3

S 4

T 5

Q 6

Q 7

Setembro 2014

9 10 11 12 13

13 14 15 16 17 18 19

10 11 12 13 14 15 16

14 15 16 17 18 19 20

20 21 22 23 24 25 26

17 18 19 20 21 22 23

21 22 23 24 25 26 27

27 28 29 30 31

24 25 26 27 28 29 30

28 29 30

Outubro 2014 D 5

S 6

T 7

Novembro 2014

9 10 11

- Jan a Abr 2014

Dezembro 2014

1 2

9 10 11 12 13

12 13 14 15 16 17 18

9 10 11 12 13 14 15

14 15 16 17 18 19 20

19 20 21 22 23 24 25

16 17 18 19 20 21 22

21 22 23 24 25 26 27

26 27 28 29 30 31

23 24 25 26 27 28 29

28 29 30 31

Diretora do Sindiforja, Silvia Ribeiro de Aquino

Reunião Plenária (às 17h30) 29/05 - Eleições (das 9h às 17h) 01/07 - Reunião de Posse (às 17h30)

SINDIFORJA

Sindicato Nacional da IndĂşstria de Forjaria

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 25

>>> Forjamento com a Tecnologia ServoDirect

Prensas de Forjamento com a Tecnologia ServoDirect Tiago R. Vasconcellos, Prensas Schuler S. A. Aplicada anteriormente na conformação de chapas metálicas, a tecnologia ServoDirect agora também é empregada em forjamentos

esde a década de 60, prensas automatizadas com vários conceitos de acionamento são utilizadas para forjamentos. Já as prensas com a tecnologia ServoDirect tiveram a sua aplicação com sucesso primeiramente na conformação de chapas metálicas, mas agora esta tecnologia também está sendo empregada em forjamentos. Com a tecnologia ServoDirect, o antigo motor trifásico de frequência controlada com velocidade constante é substituído por servomotores de torque flexíveis. As prensas não possuem mais um volante e também não há freio e embreagem. A principal vantagem da tecnologia de acionamento Servo é que a cinemática do martelo é livremente programável. Ao mesmo tempo, os elevados níveis de produtividade são possíveis em comparação com as prensas convencionais. Vantagens: • Alta eficiência com níveis ótimos de produtividade; • Melhor qualidade dos componentes, mesmo em peças com geometrias complexas; • Grande flexibilidade devido ao ajuste dos movimentos do martelo; • Melhor eficiência energética em comparação com prensas convencionais; • Máxima confiabilidade do processo. As soluções de sistemas da Schuler oferecem aos clientes em todo o mundo uma vantagem incontestável de qualidade em todas as faixas de temperatura: • Sistemas para forjamento a quente; • Sistemas para forjamento semiquente; • Sistemas para forjamento a frio. A Tecnologia ServoDirect permite a conformação de uma ampla gama de componentes, conforme mostra a Figura1.

Figura 1. Exemplos de componentes derivados da conformação

- Jan a Abr 2014

Quente e Rápido: Prensas de Eixo Manivela com Tecnologia ServoDirect para Forjamento a Quente Acionamento Direto

Em prensas de eixo manivela com tecnologia ServoDirect, vários torque motores atuam em um eixo principal através de um redutor planetário. Estes tipos de prensas são adequados para a operação com golpe individual, bem como forjamento em operação contínua. O número de golpes e a velocidade de forjamento podem ser perfeitamente ajustáveis à peça. Os níveis de produção são elevados devido ao menor tempo da pressão de contato e correspondentemente a uma menor transferência de calor para as ferramentas. Vantagens: • Configuração rígida com três mancais de apoio para o eixo manivela; • Curto tempo de pressão de contato e baixa transmissão de calor; • Operação em golpe individual livre de desgaste é possível; • De uma estação para outra as peças são transferidas com velocidade mínima. Curso Longo: Prensas com a Tecnologia ServoDirect para Forjamento a Frio e Semiquente Sistema de Produção Flexível

Este tipo de prensa é, particularmente, adequada para componentes com uma forma alongada, que tem elevada necessidade de energia devido ao longo curso para o forjamento. A combinação do acionamento articulado ou excêntrico e da tecnologia ServoDirect permite o aumento da produtividade, pois a cinemática do martelo pode ser perfeitamente otimizada para a automação. Vantagens: • Acionamento articulado ou excêntrico com servomotores;

>>> Forjamento com a Tecnologia ServoDirect

Curso

Pressão de contato

Tempo

Perfil de movimento da prensa servo, por exemplo, para aço Perfil de movimento da prensa servo, por exemplo, para alumínio Perfil de movimento do acionamento de eixo manivela

Figura 2. Instalação de uma prensa de eixo manivela com a tecnologia ServoDirect

• Tempo de manuseio otimizado para peças longas; • Possibilidade de partida/parada da operação; • Ajustes de ferramentas com velocidade reduzida. Forjamento em Dois Níveis: Recalcadora com Tecnologia ServoDirect para Forjamento a Quente Produção Máxima

A recalcadora com tecnologia ServoDirect permite uma produção máxima e torna possível a otimização dos parâmetros de forjamento para o material no processo de forjamento. A recalcadora é operada com dois servomotores separados. Ao mesmo tempo, os movimentos dos martelos de travamento e de recalcamento podem ser ajustados, independentemente um do outro. Isto oferece a vantagem de se adaptar a flexibilidade da cinemática de movimentos para o processo de forjamento. Além disso, menores tempos de

Figura 3. A tecnologia ServoDirect permite que o movimento do martelo seja individualmente programado

pressão e contato podem ser alcançados na sequência do trabalho de travamento e recalcamento. Vantagens: • Movimentos independentes dos martelos de travamento e recalcamento devido aos dois acionamentos servo; • Alta taxa de produtividade; • Dupla proteção contra sobrecarga com limitação da força e do torque; • Eficiência energética; • Componentes complexos. Forjamento de Arame: FormMaster com Tecnologia ServoDirect para Forjamento a Frio Condições de Produção Ideal

O acionamento servo permite que o movimento do martelo do equipamento de forjar arame horizontalmente, FormMaster, seja especificamente influenciado. Mesmo com uma gama muito variada Curso

Tempo Perﬁl de movimento com a otimização da curva do martelo Perﬁl de movimento com acionamento excêntrico convencional

Figura 4. Prensa servo com acionamento articulado ou excêntrico

Figura 5. Aumento de produção com o mesmo intervalo de transferência devido à modularização da curva do martelo Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 27

>>> Forjamento com a Tecnologia ServoDirect

Curso

Tempo Perfil de movimento para o travamento Perfil de recalcamento com velocidade de forjamento reduzida Perfil de recalcamento com acionamento excêntrico convencional

Figura 6. Recalcadora com tecnologia ServoDirect em produção

Figura 7. A tecnologia ServoDirect permite que os movimentos de travamento e recalcamento sejam individualmente programados

de peças, é possível adaptar excelentemente a cinemática às necessidades do processo de forjamento. Seja para alcançar as melhores condições para a transferência de peças longas ou para definir uma velocidade de forjamento ideal que seja favorável no que diz respeito ao desgaste da ferramenta e à qualidade das peças, com peças críticas de extrusão: tudo isso pode ser feito até mesmo com altas taxas de produção. Vantagens: • Posição ideal de trabalho ergonômico; • Transfer NC confiável com parâmetros de transferência ajustáveis; • Velocidade de forjamento ajustável para forjados críticos; • Alimentação Servo do arame para alta flexibilidade e precisão.

ra pode ser livremente programada enquanto a máquina está em funcionamento, praticamente qualquer movimento é possível. Por exemplo, o acionamento servo pode retardar o martelo durante a transferência da peça para que se tenha um maior tempo para o resfriamento da ferramenta. Para o processo de conformação subsequente, isto pode ser acelerado novamente para reduzir o tempo da pressão de contato. Além disso, a velocidade de conformação pode ser também perfeitamente adaptada ao material e à geometria da peça. Como resultado, temos tempos de ciclo mais curtos e melhores desempenhos de produção, bem como uma longa vida útil da ferramenta e um aumento da qualidade da peça.

Tecnologia Servo: Pronta para Conquistar o Mundo das Forjarias Graças à tecnologia servo, a cinemática do martelo da prensa ago-

O engenheiro Tiago R. Vasconcellos trabalha no Departamento de Vendas da empresa Prensas Schuler. Ele pode ser contatado em: vendas@ schuler.com.br. Curso

Tempo Perﬁl de movimento com a otimização da curva do martelo Perﬁl de movimento com acionamento excêntrico convencional

Figura 8. Instalação de uma FormMaster com tecnologia ServoDirect

- Jan a Abr 2014

Figura 9. Forjamento de componentes longos com o mesmo curso do martelo otimizando a curva do martelo

>>> Aços para Forjamento

Aços de Alto Desempenho para Forjamento Lucio Roberto C. Vatutin Tavares, ArcelorMittal Longos Brasil Neste artigo são discutidos algumas das principais características necessárias para se ter uma matéria-prima adequada para o processo de forjamento (frio, morno ou quente), com alguns destaques especiais na fabricação do aço, controles e inspeções de processo e produtos, que são os principais responsáveis pelos bons resultados de uma matéria-prima apta para o processo de transformação secundária

ArcelorMittal é a maior fabricante de aço e uma das maiores produtoras de minério de ferro do planeta, além de líder mundial em reciclagem de sucata metálica. Guiada por uma filosofia de produzir soluções em aço seguro e sustentável, é a principal fornecedora de produtos siderúrgicos de qualidade para todos os principais mercados, incluindo o automotivo, o de construção, o de eletrodomésticos e o de embalagens. Como todos os processos industriais, o desenvolvimento e aperfeiçoamento do segmento de Forjaria estão em constante evolução, com apoio em tecnologias que envolvem simulações tridimensionais utilizando softwares que analisam a conformação mecânica, como por exemplo, Abaqus, QForm, Deform etc., e auxiliam na avaliação do comportamento da peça produzida. Essa tecnologia facilita o entendimento do comportamento do ferramental, matéria-prima ou demais características do produto final. A ArcelorMittal também segue nessa linha de evolução contínua, fornecendo produtos adequados para qualquer tipo de transformação, seja para forjamento, trefilação, extrusão, laminação etc., fornecendo fio-máquinas ou barras em diversos comprimentos que vão desde blanks/bolachas de 8 mm até comprimentos de 12 metros, proporcionando soluções e ganhos de produtividades para os nossos clientes. Fabricação do Aço Destinado à Forjaria Para a fabricação de um aço apto para forjaria, utiliza-se basicamente dois tipos de usinas: integrada e semi-integrada, sendo que na primeira o aço é fabricado desde a redução do minério de ferro enquanto na segunda o aço é fabricado a partir de sucatas metálicas, devidamente selecionadas por empresas do grupo que têm essa preocupação e estratégia voltada para os propósitos da empresa e meio ambiente.

ticos tornaram-se imprescindíveis para aços de alta qualidade trazendo outros benefícios no produto, como a eliminação e geração de poros, controle dimensional (romboidade e abaulamento), melhorias na qualidade superficial, pin-holes etc. A quantidade de agitadores eletromagnéticos depende da seção de saída das lingoteiras, podendo ser colocados no molde (M-SEM) e/ou no meio raio (S-SEM). Em alguns casos também são colocados no final do comprimento metalúrgico (F-SEM), tomando cuidado em não superdimensionar a quantidade dos agitadores ou do campo magnético, sob o risco de gerar segregação reversa. Outra importante variável nesse processo é que o jato de metal líquido entre o distribuidor e o molde seja protegido, a fim de evitar a reoxidação do aço em contato com a atmosfera e que possa gerar problemas de qualidade no produto final, como o nível de micro e macroinclusões.

Válvula submersa

Agitador eletromagnético no molde (M-SEM)

Agitador eletromagnético no veio (S-SEM)

Lingotamento Contínuo

Um fator bastante controlado nos aços destinados à forjaria é a segregação. Essa característica de qualidade poderá ser melhorada utilizando dispositivos denominados agitadores eletromagnéticos, que induzem um campo magnético que resulta num fluxo rotacional durante o vazamento do aço líquido na etapa de lingotamento contínuo. Além do controle de segregação, esses agitadores eletromagné-

Figura 1. Lingotamento contínuo, com destaque para agitadores eletromagnéticos e válvula submersa para proteger o aço líquido no molde Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 29

>>> Aços para Forjamento

Sensor

Escaneamento das faixas

Sinal de falha geral

Figura 2. Esboço da leitura de defeitos superﬁciais por Eddy Current, onde os picos na linha verde representam o defeito encontrado no material

Utilizando os recursos das usinas mundiais, a ArcelorMittal possui lingoteiras com dimensionamento adequadas para promover uma excelente taxa de compactação no produto laminado. Esmerilhamento

Operação realizada logo após a fabricação dos tarugos oriundos do lingotamento. Consiste em desbastar a superfície do tarugo, removendo carepas grosseiras, região colunar ou trincas geradas na solidificação do metal líquido. Com isso, evita que esses defeitos sejam impressos ou transferidos para o material durante a laminação a quente. Laminação a Quente

Na laminação a quente o processo é realizado acima da temperatura de recristalização, e para um melhor desempenho na conformação do produto são utilizadas cadeiras horizontais e verticais que vão deformando o produto em formatos pré-estabelecidos, sendo mais comum o oval-redondo. Inspeções É necessário um acompanhamento mais aprimorado para os materiais destinados para forjaria além de segregação, composição química, microestrutura, propriedades mecânicas etc. Nessa matéria apresentaremos os 3 principais ensaios que estão relacionados à matéria-prima: a. Eddy Current: também chamados de Correntes Parasitas ou

Teste aprovado

Corpo de prova

Teste reprovado

Figura 4. Ilustração de ensaio de recalque

- Jan a Abr 2014

Figura 3. Ilustração da detecção de defeitos por Partículas Magnéticas

Correntes de Foucault, utilizados para avaliar defeitos superficiais. Usualmente são utilizados dois equipamentos em conjuntos, um que realiza leitura de defeitos longitudinais (Circograph) e outro que realiza leitura transversal (Defectomat). A profundidade ou extensão do defeito é indicada pelo tempo que a corrente leva para percorrer a região analisada. b. Partículas Magnéticas: Também utilizado para avaliação de defeitos superficiais, baseia-se na geração de um fluxo magnético que percorre toda a superfície do material ensaiado. Por se tratar de barras, é muito comum utilizar o recurso por meio úmido, onde a barra é envolvida por um filme contendo solução de partículas ferromagnéticas e que se aglomeram quando há um campo de fuga do magnetismo aplicado. Essa região é a que indica que o material tem algum tipo de problema, como trincas, e que pode ser facilmente observado quando o material for exposto a uma luz negra ou ultravioleta. c. Ensaio de Recalque: muito utilizado em matéria-prima com bitolas inferiores a 30 mm e destinado para a indústria de fixadores. O teste baseia-se com um pequeno corpo de prova do material e aplicado a compressão até uma altura pré-determinada. Dentre as diversas avaliações possíveis do ensaio, é provável checar eventuais descontinuidades superficiais na matéria-prima que impactem no desempenho da mesma. d. Ultrassom: Utilizado para identificar defeitos internos, como por exemplo: vazios, trincas ou inclusões grosseiras. Uma onda de som ultrassônica de pulso-ecoante é enviada através do material e em casos de haver algum defeito interno, o mesmo atuará como um obstáculo e devolverá parcialmente a onda. Essa informação é capturada pelo sistema informatizado, que indicará o tamanho e localização do defeito interno. Tipos de Aços A ArcelorMittal dispõe de uma ampla gama de aços carbono ligados e não-ligados em seu portfólio, com produtos adequados para forjamento a quente, morno ou frio, atendendo às normas SAE, ABNT, DIN etc. Na forjaria, é muito comum consumir aços com requisitos de temperabilidade garantida, onde se utiliza pequenos ajustes na composição química para garantir que o produto final tenha a dureza esperada. Esse requisito é identificado pelo sufixo H nos aços

>>> Aços para Forjamento

SAE 4140H (temperabilidade garantida) Jominy Teórico [mm] - Aço Sem Boro 70

SAE/ABNT, como por exemplo, SAE 1045H, SAE 4140H etc. A dureza pode ser avaliada conforme a curva Jominy de cada tipo de aço. Abaixo é mostrada a diferença dessa curva entre um material SAE 4140 padrão e SAE 4140H, conforme Figura 5.

Barras com Comprimentos Pré-determinados e Corte/Blanks Algumas soluções que auxiliam as forjarias na competividade é justamente a possibilidade de fornecer barras com comprimentos prédeterminados que evitam as perdas por sobra. É possível ser enviado em comprimentos múltiplos direto do laminado a quente, ou então, agregando serviços de cortes que variam de comprimentos que vão a partir de 8 mm (bolachas) ou blanks.

HCR

50 40 30 20 10

1,5 03 05 06 08 09 11 12 14 15 18 21 24 27 33 39 45 51

Distância "#J" [mm] Dureza teórica

Dureza mínima requerida

Dureza máxima requerida

SAE 4140 Jominy Teórico [mm] - Aço Sem Boro

70 60

HCR

50 40

Lucio Roberto C. Vatutin Tavares é Engenheiro Metalurgista e Especialista de Produtos da ArcelorMittal Longos Brasil. Ele pode ser contatado pelo e-mail: lucio.vatutin@arcelormittal.com.br.

30 20 10

Conclusão A ArcelorMittal está apta para fornecer aços de alto desempenho para o segmento de forjaria, com equipe técnica especializada para o desenvolvimento de produtos e serviços de pós-vendas. Algumas vantagens precisam ser consideradas, como por exemplo, utilização das nossas capacidades mundiais das usinas para a produção de aços especiais, que vão desde aços Superclean até as soluções avançadas e personalizadas para um ótimo desempenho no processo de forjaria. Como benefício, muitos destes aços já são homologados em diversas indústrias, principalmente a automotiva.

1,5 03 05 06 08 09 11 12 14 15 18 21 24 27 33 39 45 51

Distância "#J" [mm] Dureza teórica

Dureza mínima requerida

Dureza máxima requerida

Figura 5. Comparativo de dois aços de uma mesma família com variação de temperabilidade

Referências Bibliográficas [1] Soares, Isaac Rosa - Simulação por Elementos Finitos na Etapa de Desbaste na Laminação de Longos, 2010 [2] Catálogos e apostilas internas da ArcelorMittal [3] Catálogo Foerster - Eddy Current Testing

Figura 6. Soluções em corte - blanks e bolachas Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 31

Fadiga Térmica de Matrizes

Fadiga Mecânica Desgaste

Deformação Plástica Fadiga térmica Desgaste

Figura 2. Mecanismos de falhas presentes na ferramenta de forjamento a quente

Frederico de Castro Magalhães, Roberto Braga Figueiredo, Maria Teresa Paulino Aguilar, Antônio Eustáquio de Melo Pertence, Haroldo Béria Campos, Paulo Roberto Cetlin, UFMG Entre os mecanismos de falha presentes nas matrizes de forjamento a quente, destaca-se a fadiga térmica. Este artigo tem como objetivo desenvolver uma sub-rotina para um aplicativo numérico empregando o método dos elementos finitos, capaz de prever regiões propícias à fadiga térmica

s produtos metálicos semiacabados são caracterizados por não apresentarem a forma final. São fabricados por meio de processos primários e secundários de fabricação, tais como laminação, forjamento, extrusão e trefilação. Para o processo de forjamento a quente, frequentemente utiliza-se como matéria-prima aços carbonos e ligados e para as matrizes os aços ferramentas AISI H11, H12 e H13, sendo AISI H13 um dos mais utilizados [1]. Os produtos forjados apresentam uma boa resistência mecânica e certa precisão dimensional [2] e são empregados, largamente, na indústria petroquímica, mecânica e automobilística. Em 2011, a produção mundial de produtos forjados a quente foi de 4 milhões de toneladas [3]. A Figura 1 mostra uma conexão semiacabada destinada para a indústria petroquímica. As forjarias têm preferência por aços fer-

Figura 1. Conexão semiacabada forjada a quente

- Jan a Abr 2014

ramentas que proporcionam um melhor rendimento produtivo por meio da maximização da vida útil das matrizes e, assim, reduzindo os custos de produção. A vida útil das ferramentas (matrizes) é comumente expressa pelo número de peças forjadas (ciclos de produção) antes de serem rejeitadas pela presença de algum mecanismo de falha que venha alterar as dimensões e/ou a geometria do produto final ou até mesmo ocasionar a quebra das matrizes. Entre os mecanismos de falha presente em uma matriz de forjamento a quente destacam-se: fadiga mecânica, fadiga térmica, deformação plástica e desgaste por abrasão. A Figura 2 retrata possíveis regiões onde estes mecanismos de falha podem atuar [2]. Durante a sua vida útil, as matrizes de forjamento a quente são submetidas a aquecimentos e resfriamentos cíclicos que geram tensões térmicas, propiciando a formação de fissuras que têm origem na superfície das matrizes. A Figura 3 apresenta o aspecto típi-

co da malha de trincas térmicas na superfície de uma matriz, no aço H13, destinada para o forjamento de união em prensas excêntricas [4]. A literatura apresenta que o início das trincas térmicas ocorre, em média, a menos 1% da vida útil do ferramental [5]. Existem poucos estudos experimentais e numéricos que objetivam determinar o número de ciclos de produção das matrizes em relação à fadiga térmica, principalmente, para aplicações específicas, como o uso do aço AISI H13 no forjamento a quente. Entre os estudos experimentais já realizados se destaca o trabalho de Maln et al [6], que visa ao desenvolvimento e aplicação de modelos matemáticos específicos para os aços ferramentas, com o objetivo de simplificar o entendimento prático das tensões e deformações envolvidas no processo de conformação a quente. Neste trabalho foi desenvolvida uma sub-rotina para o aplicativo numérico DEFORM-2D, capaz de prever regiões propícias à fadiga térmica em uma matriz

Diâmetro da base - 120 mm Diâmetro do pino - 65 mm

Figura 3. Malha de trincas térmicas observada na matriz de forjamento a quente [5]

>>> Fadiga Térmica de Matrizes

Rebarba

100 mm Canal de rebarba

Pino-guia

Garganta de rebarba

Pino-guia

Matriz Inferior

Matriz Superior

Figura 4. Matrizes superior e inferior empregadas no forjamento dos corpos moedores

de corpos moedores. Os resultados numéricos foram comparados com os resultados industriais para a validação da sub-rotina proposta. No campo geral da fadiga de baixo ciclo (<1000 ciclos), onde as deformações plásticas em cada ciclo excedem as deformações elásticas, pode-se dividir em duas categorias: térmica, se a temperatura não é constante com o tempo, e isotérmica, se a temperatura é constante ao longo do tempo [7]. Segundo Spera [7], a fadiga térmica é definida como a deterioração gradual dos materiais que sofrem aquecimentos e resfriamentos alternados durante os quais a livre expansão térmica é parcial ou completamente restringida. Esta restrição à livre expansão térmica origina tensões térmicas que podem provocar a iniciação e propagação de fissuras nas superfícies das matrizes. A severidade dos ciclos térmicos é determinada, principalmente, pela diferença de temperatura, pela temperatura máxima atingida e pela velocidade de aquecimento e resfriamento. Desse modo, as fissuras térmicas tendem a se desenvolver em regiões nas quais não se têm nenhum tipo de concentrador de tensão. De acordo com os estudos de Malm et al. [6], para que ocorra a fadiga térmica de baixo ciclo a amplitude da deformação térmica deve exceder a deformação elástica, que pode ser expressa pela Equação 1, onde α é o coeficiente médio da expansão térmica, ν1 e ν2 são os coeficientes de Poison, σ2 e σ1 são as tensões e E1 e E2 são os módulos de elasticidade para as temperaturas mínimas (T1) e máximas (T2) respectivamente. α (T2 − T1 ) > 2

(1 − υ2 ) σ E2

(1 − υ1 ) σ E1

(1)

Material e Métodos Para a previsão das regiões propícias à fadiga térmica em uma matriz de corpos moedores foi inicialmente desenvolvida uma simulação utilizando o aplicativo numérico DEFORM-2D. Posteriormente, os resultados foram validados a partir de dados industriais. Tabela 1. Composição química do aço ferramenta AISI H13 empregado para a confecção das matrizes

Figura 5. Geometria do canal e dimensões da bacia de rebarba

Materiais

A Figura 4 mostra o ferramental construído para o forjamento a quente de corpos moedores esféricos com diâmetro nominal de 90mm, prevendo-se a formação de rebarba entre as matrizes. Tanto o canal quanto a garganta de rebarba seguem a norma DIN [8] (Figura 5). Para assegurar o exato posicionamento e evitar um possível deslocamento relativo horizontal das matrizes superior e inferior foram utilizados pinos guias, indicados na Figura 4. O material utilizado para as matrizes foi o aço ferramenta AISI H13, que apresentou uma dureza média de 52 HRC depois de temperado e revenido. Para os corpos moedores foi usado o aço carbono AISI 1045. As tabelas 1 e 2 mostram a composição química do aço ferramenta AISI H13 e do aço carbono AISI 1045. De acordo com Grunning [9], a fim de evitar a flambagem, a altura do tarugo não deve exceder a 2,5 vezes o seu diâmetro. Assim sendo, foi utilizado um tarugo cilíndrico no aço carbono AISI 1045, com diâmetro de 76,2mm e altura de 120mm, aquecido em um forno de indução a uma temperatura média de 950°C. Esse mesmo tarugo foi posicionado em pé, apoiado na matriz inferior, que foi pré-aquecida a 200°C, temperatura recomendada para o forjamento do aço carbono, juntamente à matriz superior. O aquecimento das matrizes foi realizado por meio de aquecedores a gás (GLP). Para o monitoramento das temperaturas do tarugo e das matrizes foi empregado um termômetro digital do tipo K. O tempo total ou ciclo de operação foi de 20 segundos, considerando o transporte do tarugo para a prensa mecânica, seu posicionamento, sua conformação, a retirada do produto final e da aplicação do desmoldante à base de grafite. Ressalta-se que a aplicação do desmoldante se deu entre um intervalo de um corpo moedor forjado. Método dos Elementos Finitos

O aplicativo numérico DEFORM-2D (SFTC - Scientific Forming Technologies, Ohio, USA) empregado para simular o ciclo de forjamento dos corpos moedores utiliza a formulação implícita de integração no tempo, em que a solução da equação de governo que rege Tabela 2. Composição química do aço carbono AISI 1045 empregado para a confecção dos corpos moedores

%Mn

%Si

%Cr

%Mo

%Mn

%Si

%Cr

0,36

0,40

1,10

5,20

1,50

0,90

0,46

0,72

0,23

0,021

0,015

0,05

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 33

>>> Fadiga Térmica de Matrizes

Eixo de Revolução

Eixo de Revolução Matriz Superior

Material P1 P2

Material P3

Matriz Inferior

Figura 7. Pontos escolhidos para avalição do gradiente térmico na matriz inferior

Figura 6. Modelagem numérica do conjunto

o equilíbrio é obtida pela consideração no tempo t+dt. Para determinar possíveis regiões propícias à fadiga térmica de baixo ciclo por meio da Equação 1, durante o estado estacionário de temperatura, fez-se necessário a implementação de uma sub-rotina. Em virtude das matrizes superior e inferior e do material a ser forjado apresentarem geometrias de revolução em torno de um mesmo eixo, o conjunto matrizes/material foi reduzido a um estado de deformação axissimétrica, conforme a Figura 6. O aço AISI 1045 foi modelado como material isotrópico e rígido-plástico, com uma malha de 1.000 elementos quadrados, conforInício

me a Figura 5. Para evitar a remalha automática do tarugo, que pode comprometer os resultados numéricos, decidiu-se que a malha seria mais densa no lado voltado para a bacia de rebarba (elementos com 0,2mm). A curva de fluxo para descrever o comportamento do aço carbono AISI 1045 durante os ciclos de forjamento é em função ,da deformação, da taxa de deformação e da temperatura σef = σ (εef , ε ef , T) e suas propriedades mecânicas e térmicas foram obtidas diretamente da biblioteca do aplicativo numérico. As matrizes superior e inferior também foram modeladas como materiais isotrópicos e elásticos. A malha é mais densa, com elementos com 0,2mm na região de contato com o material a ser forjado, garantindo, assim, boa convergência dos resultados. Uma malha mais grosseira (elementos com 1mm) foi empregada no restante das matrizes sem comprometer os resultados. Foi utilizado um fator de atrito de 0,3 nas interfaces das matrizes/material [10]. Transferência de Calor e Parâmetros Térmicos

Entrada de Dados

A evolução térmica do material e das matrizes, no processo de forjamento a quente, envolve a geração de calor causada pela deformação plástica do material, pelo atrito material/ferramenta e pela dissipaSimulação Forjamento

750 P1 Numérico P2 Numérico P3 Numérico P1 Industrial P2 Industrial P3 Industrial

700

Temperatura estabilizou?

Não

Sim

Temperatura (ºC)

650 600 550 500

Aplicação do desmoldante

450 400 350

Regiões fadigas térmicas

300 250 200 1320

Fim

Figura 8. Fluxograma do algoritmo implementado no aplicativo numérico Deform 2D

- Jan a Abr 2014

1325

1330

1335

Tempo (segundos)

Figura 9. Perﬁs térmicos dos pontos P1, P2 e P3 no 67º ciclo de forjamento e as máximas temperaturas industriais

1340

>>> Fadiga Térmica de Matrizes

ção de calor por transmissão ao meio ambiente. Empregou-se o valor de 25°C para descrever a temperatura ambiente e a solução grafitada. Os parâmetros térmicos dos materiais foram retirados da biblioteca do aplicativo numérico e, na falta de alguma propriedade, essa foi obtida dos trabalhos de Chun [11], Sjostrom [5]. Durante o forjamento e o resfriamento das matrizes foram empregados os seguintes coeficientes de transferência de calor: • Forjamento Matriz/Tarugo: 15 kW/m2.K Matriz/Matriz: 11 kW/m2.K • Resfriamento Matriz/Matriz: 11 kW/m2.K Face em contato com desmoldante: 45 kW/m2.K Estado Estacionário de Temperatura e Sub-rotina

Para descrever o estado estacionário de temperatura foram avaliadas numericamente as evoluções das temperaturas, em ciclos sucessivos de forjamento, nos três pontos destacados na matriz inferior, Figura 7. Estes pontos foram escolhidos uma vez que as temperaturas máximas ocorrem na superfície da cavidade da matriz. O ponto P1 encontra-se na borda superior da cavidade, P2 no ponto de contato entre material/matriz e P3 no ponto mais baixo da cavidade. Ressalta-se que as condições térmicas do ciclo anterior foram transferidas para o ciclo posterior de forjamento no intuito de se obter esse estado. As simulações numéricas em que envolveram o uso do desmoldante foram baseadas nos estudos de Chun [11]. Uma vez obtido o estado estacionário da temperatura, os módulos de elasticidade, os coeficientes de Poisson e as tensões referentes às temperaturas máximas e mínimas foram introduzidos na sub-rotina, determinando, assim, regiões sujeitas à fadiga térmica, Equação 1. As propriedades mecânicas e térmicas do aço H13 eram retiradas do aplicativo numérico e dos trabalhos de Chun [11] e Sjostrom [5]. A Figura 8 mostra a representação esquemática do algoritmo usado no projeto da sub-rotina. Resultados As simulações numéricas mostraram que o ciclo estacionário das temperaturas nos pontos P1, P2 e P3 teve início após a 66ª peça forjada. O gráfico da Figura 9 mostra as evoluções das temperaturas nos estados estacionários para esses pontos no 67º ciclo de forja-

mento e as médias das máximas temperaturas medidas industrialmente nos respectivos pontos. Tanto no início (1.320 segundos) quanto no final (1.340 segundos) do ciclo de forjamento, as temperaturas nos pontos P1 e P2 foram semelhantes. A não existência de contato com o tarugo nos instantes iniciais do processo de forjamento do corpo moedor faz com que as temperaturas nos pontos P1 e P3 permaneçam constantes, ao contrário do ponto P2, que representa o ponto de apoio do tarugo com a matriz, fazendo com que a temperatura aumente de forma gradativa de 260°C até 560°C (∆T=300°C). Quando se inicia a formação de rebarba devido ao preenchimento total da cavidade da matriz, as temperaturas nos pontos P1 e P3 apresentam um aumento significativo de 465°C e 280°C respectivamente. Após a conformação do tarugo, 1.328 segundos, fez-se a aplicação do desmoldante por dois segundos. Durante a aplicação do desmoldante, as temperaturas nos três pontos escolhidos decaem rapidamente e, uma vez terminada a sua aplicação, o decaimento torna-se mais suave. Este mesmo comportamento foi observado por Chun [11]. Por apresentar a maior temperatura no decorrer do processo (722°C), o ponto P1 pode desenvolver outro possível mecanismo de falha, a deformação plástica, que esta associada à queda do limite de escoamento do material (AISI H13), capaz de alterar as dimensões do produto final nesta região. Com base na Equação 1, a sub-rotina mostrou que na cavidade da matriz, onde ocorrem as maiores variações térmicas, é favorável ao desenvolvimento da fadiga térmica (cor vermelha), Figura 10, condizendo com o que foi observado nas matrizes dos corpos moedores, Figura 11, e no trabalho de Sjostrom [5]. Conclusão Os valores dos coeficientes de transferência de calor empregados nas simulações numéricas, para determinar as evoluções das temperaturas nos ciclos de forjamento, geraram resultados condizentes com os que foram obtidos industrialmente. A cavidade da matriz, por estar sujeita aos maiores gradientes térmicos, é propícia ao desenvolvimento das fissuras térmicas, fato comprovado industrialmente e pelos resultados numéricos obtidos pela sub-rotina implantada no aplicativo DEFORM-2D. A sub-rotina implementada no aplicativo DEFORM-2D, para simulação numérica do forjamento a quente de corpos moedores,

Fadiga Térmica NÃO SIM

Figura 10. Mapeamento das áreas sujeitas à fadiga térmica obtida pela sub-rotina

Figura 11. Fadigas térmicas observadas ao longo da cavidade da matriz inferior após 950 ciclos de forjamento Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 35

>>> Fadiga Térmica de Matrizes

revelou-se uma ferramenta de interesse na avaliação da vida útil das matrizes empregadas no processo.

34º SENAFOR 08 a 10 de outubro de 2014

Rio Grande do Sul - Centro de Eventos São Rafael - Hotel Plaza São Rafael - Porto Alegre/RS

18ª Conferência Internacional de Forjamento - Brasil 17ª Conferência Nacional de Conformação de Chapas 4ª Conferência Internacional de Conformação de Chapas 11º Encontro Nacional de Metalurgia do Pó 5ª Conferência Internacional de Metalurgia do Pó 4ª Conferência Internacional de Materiais e Processos para Energias Renováveis

Datas importantes

Programação TEMA CENTRAL: INOVAÇÃO, PRODUTIVIDADE E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Coordenação Geral: Prof. Dr. -Ing. Lirio Schaeffer e Prof. Dr. Alexandre Rocha

FORJAMENTO: Sinterforjados Forjamento a Frio, Morno e Semi-quente Lubrificação no Forjamento Automação no Forjamento Simulação computacional Ferramentas para Forjar Processos especiais no Forjamento Equipamentos de Forja

RENOMAT: Energia Eólica Energia Solar Energia Hidráulica Termoeletricidade Biogás Processos Especiais para produção de energia

- Jan a Abr 2014

Frederico de Castro Magalhães é Doutor em Engenharia Mecânica; Roberto Braga Figueiredo é Professor Adjunto da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais), Departamento de Engenharia de Materiais e da Construção Civil; Maria Teresa Paulino Aguilar é Professora Titular da UFMG, Departamento de Engenharia de Materiais e da Construção Civil; Antônio Eustáquio de Melo Pertence e Haroldo Béria Campos, são Professores Associados da UFMG, Departamento de Engenharia Mecânica; Paulo Roberto Cetlin é Professor Titular da UFMG, Departamento de Engenharia Mecânica.

Referências Bibliográficas

31 de março: envio dos resumos de palestras técnicas 15 de abril: informação de aceite dos resumos 15 de julho: envio dos trabalhos completos 30 de setembro: encerramento das adesões para Visitas Técnicas 8 a 10 de outubro: 34º SENAFOR

COMEP: Materiais magnéticos Cermets Simulação Computacional Materiais biomédicos Injeção de Pós Metálicos

Agradecimentos Os autores agradecem à CAPES, CNPq e FAPEMIG pelo suporte para a concretização deste trabalho.

CICC: a) Conformação de Chapas Novas Tecnologias Estampagem/Repuxo Estampagem a Quente Simulação de Processo Hydroconformação Conformação de Tubos Aços de Alta Resistência Estampagem Incremental Retorno Elástico Corte b) Rollforming Conformação seções Abertas/Fechadas Conformação de Tubos Flexíveis Simulação do Processo Rollforming Aplicações em Aços de Alta Resistência Redução de Custos

INFORMAÇÕES GERAIS:

SECRETARIAT Secretaria para Eventos (51) 3342-4316 / 9981-2841 www.senafor.com senafor@senafor.com

APOIO:

[1] Stahleisenliste (Hrsg-VDEh) 9. Auflage, Dusseldorf, VerlagSthaleissen, 1998. [2] Konig, W., Klocke, F. Fertigungsverfahren. Bd. 4. Massivumformung, Dusseldorf, VDI-verlag, 1995. [3] www.metaform.de (acessado em agosto de 2012). [4] Summerville, E., Venketesan, K., Subramanian, C. Wear processes in hot forging press tools. Materials & Design, Vol.15, 289-294, 1995. [5] Sjostrom, J. Chromium martensitic hot-work tool steels. Dissertation, Karlstad University Studies, 2004. [6] Malm, S., Norstrom, L. A. Material-related model for thermal fatigue applied to tool steels in hot-work applications. Metal Science, September, 544-550, 1979. [7] Spera, D.A. “What is thermal Fatigue”; Thermal fatigue of materials and components. ASTM-STP612, pag.3. [8] Lange, K. Umformtechnik. Bd.2, Massivumformung, Berlin, Springer-Verlag, 1998. [9] Grunning, K. Técnica da Conformação. Pp. 38-64, 1996. [10] Metals Handbook. Forming and Forging, Vol.14. Ed. Metals Park. American Soc. For Metals. [11] Chun, L. Modeling of water and lubricant sprays in hot metal working. Dissertation, Ohio State University, 2007.

>>> Como Comprar Equipamentos Usados Figura 1. Prensa usada de 6.000 toneladas da Ajax armazenada na Presstrade de Kehl

Dez Coisas a se Considerar Quando Comprar um Equipamento Usado Annika Graves, Presstrade, Alemanha Ann-Kathrin Zerfass, Presstrade, Suíça O mercado para equipamentos de forjamento usados é viável devido à natureza durável dos equipamentos, além das considerações de ordem orçamentária. Os forjadores têm a opção de considerar tanto equipamentos novos como usados no mercado. Cada opção tem suas vantagens e desvantagens, mas continue lendo para navegar com sucesso no processo de compra de equipamentos usados

s técnicas gerais de forjamento têm sido conhecidas e compreendidas por milhares de anos, mas as grandes máquinas de forjamento só existem desde o século 17. Os equipamentos para forjamento são construídos para durar por um longo tempo. Esta é uma das principais razões pelas quais faz sentido considerar máquinas de segunda mão ao instalar ou atualizar equipamentos para forjamento. Outra grande vantagem da compra de equipamentos de segunda mão é a enorme diferença de preço em comparação com os equipamentos novos, juntamente aos prazos de entrega mais curtos. As máquinas usadas geralmente estão disponíveis imediatamente, enquanto o tempo de espera pode ser de mais de dois anos para algumas máquinas novas. Com certeza há riscos associados com a compra de equipamentos de segunda mão. Por isso, queremos destacar 10 fatores críticos

que devem ser considerados quando se investiga a compra de equipamento de forjamento usado. Detecção de Trincas Antes de comprar qualquer equipamento usado você deve sempre se assegurar de que não haja trincas em nenhum lugar crítico. Esta é geralmente uma checagem muito simples, a qual pode ser feita com o método de líquido penetrante com contraste de cor. Este teste simples reduzirá bastante os riscos quando comprar um equipamento usado. Se você realmente quiser ir mais fundo, você também pode checar se há a presença de trincas com métodos de ultrassom. A Idade não é um Fator Decisivo Muitos consumidores perguntam o ano de fabricação do equipamento e fazem sua decisão com base nisto. Isto é um erro comum. Primeiro

Figura 2. Vista dos equipamentos para forjamento usados que estão armazenados em um dos galpões da Presstrade na Alemanha Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 37

>>> Como Comprar Equipamentos Usados

- Jan a Abr 2014

>>> Como Comprar Equipamentos Usados

Figura 3. Detecção de uma trinca em um eixo excêntrico de uma prensa Massey de 2.500 toneladas

considere a compra de uma prensa que foi produzida em 1975 e que só utilizou 60% da sua capacidade durante todo o período que esteve em operação. Agora considere comprar uma prensa mais nova, de 1995, mas que, no entanto, utilizou 100% da sua capacidade durante a sua vida mais curta. Qual estará mais propensa a ter problemas? Histórico do Equipamento O histórico do equipamento é de longe mais importante do que o seu ano de fabricação. Ele pode te dizer muito mais sobre a condição do equipamento. Geralmente, é uma boa ideia tentar saber a quem ele pertenceu e, talvez, fazer um contato direto. Frequentemente, o dono anterior terá muitas informações sobre o equipamento e possivelmente possa te dizer alguns fatos que talvez você não tenha tido conhecimento anteriormente. A condição geral do equipamento depende de assistência e manutenção regulares. Uma falha maior pode ser evitada por meio da verificação regular do equipamento utilizando-se um programa de manutenção preventiva para descobrir e corrigir os defeitos antes de acontecer um dano maior. Isso também é algo que pode ser discutido com o proprietário anterior, ou até mesmo pode ser encontrado na documentação técnica fornecida com o equipamento.

apenas uma verificação dos antecedentes da máquina, mas também da empresa da qual você está comprando. Há chances de que algum colega seu já tenha ouvido falar alguma coisa e até possa lhe dar alguns conselhos sobre o quê olhar primeiro e com quem você deve falar. Uma boa reputação é muito importante, pois você tem que confiar que o vendedor irá entregar o que promete e que eles não tenham nada a esconder. Inspeção É sempre uma boa ideia confirmar a condição de um equipamento de segunda mão. Portanto, verifique se você poderá inspecioná-lo por completo antes de comprá-lo. Verifique bem todas as partes cruciais. Pequenos danos e imperfeições não são uma razão para não comprar o equipamento, mas eles são, obviamente, um ponto de negociação. Verifique o equipamento por inteiro por meio de um inventário completo. Outro ponto a ser considerado é a localização do equipamento, se ele estiver armazenado em um local limpo e bem cuidado há uma boa chance de que os proprietários cuidem bem de seus equipamentos.

Considere as Opções Mantenha a sua mente (e as suas opções) aberta, não se fixe em um determinado equipamento. Sempre considere processos e equipamentos alternativos para fabricar as peças que produz e veja se algo mais está disponível. Por exemplo, você pode estar procurando por um martelo de forja específico, mas não há nada adequado disponível. No entanto, pode haver uma prensa de rosca moderna disponível. Pergunte-se se esta poderia ser uma alternativa adequada para atender às suas necessidades. Lembre-se que quando você solicita um equipamento novo pode especificar exatamente o que quer. No entanto, para um equipamento usado você precisa ter a mente mais aberta e ser mais flexível. Vendedor/Revendedor do Equipamento Há muitos revendedores de equipamentos neste mercado oferecendo uma vasta gama de equipamentos. Uma boa ideia é realizar não

Figura 4. Caminhão guindaste da Presstrade que é capaz de carregar até 60 toneladas Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 39

>>> Como Comprar Equipamentos Usados

Figura 5. Trabalho de inspeção sendo realizado na Forgetec Schmiedeservice, empresa de serviços do Presstrade Group

O Pacote Completo Você terá de levar em consideração despesas adicionais quando comprar equipamentos usados. Por exemplo, o equipamento ainda pode estar armazenado na planta do vendedor, ou seja, haverá custos a serem considerados com a desmontagem, o carregamento e o transporte. Pergunte ao vendedor se eles podem oferecer algum desses serviços. Provavelmente será mais barato, mais fácil de organizar e também muito mais conveniente se todos os serviços vierem da mesma fonte. Isso vai lhe poupar o trabalho de ter de coordenar as diferentes fases de seu projeto. Isto também te colocará em uma posição mais forte para negociar o preço final (ou seja, se você indicar que irá colocar o projeto como um todo para quem te oferecer o melhor preço). Neste cenário, o vendedor provavelmente irá oferecer uma redução no preço para garantir que o projeto esteja sob seu controle em todos os aspectos da entrega da máquina, fazendo com que a sua vida seja muito mais fácil. Negociações Certifique-se de que você sabe o que você está recebendo. Isso soa como algo muito óbvio, mas há uma série de diferentes questões que deve ser respondida com antecedência. Entre elas estão: quais peças de reposição estão disponíveis, se está incluso um suporte para ferramenta, quais são os termos de entrega, qual é o tempo de entrega, onde o equipamento será armazenado até a entrega e quais são as condições de pagamento. Confirme tudo isto, por escrito, antes da compra. Orçamento Se o preço pedido for realmente muito alto, deixe o vendedor saber o seu orçamento. Isso irá ajudá-lo a decidir se há ou não uma forma de 40

- Jan a Abr 2014

corresponder ao seu orçamento. Ser aberto, honesto e transparente muitas vezes resulta em preços melhores. Compare Não é incomum que o equipamento no qual você está interessado esteja sendo comercializado por vários vendedores. Certifique-se de que a pessoa da qual você está comprando é o real proprietário do equipamento. Se você estiver comprando de uma fonte que não é a proprietária do equipamento, provavelmente, você estará pagando uma comissão adicional ao "intermediário". Conclusão A lista anterior oferece apenas alguns pontos e sugestões que devem ser considerados na compra de equipamentos usados. Nem sempre é possível se apegar a todos os pontos, mas é importante saber o máximo possível sobre a máquina e sua história antes de comprá-la. A reação do vendedor também pode ser um bom indicador sobre a existência ou não de algo que eles podem estar escondendo. Se, por exemplo, eles não vão revelar a identidade do proprietário anterior, isso pode significar que eles estão retendo informações que possam impedi-lo de comprar o equipamento. Tenha em mente que a abertura e a transparência são tudo para se obter o equipamento certo pelo preço certo. A coautora Annika Graves é gerente de vendas da Presstrade Services GmbH, Kehl, Alemanha. Ela pode ser contatada no email: a.graves@presstrade.com. A coautora Ann-Kathrin Zerfass é assistente de vendas da Presstrade AG, Suíça. Ela pode ser contatada no email: a.zerfass@presstrade.ch. Para mais informações, visite: www.presstrade.com.

>>> Soldas em Ferramentas de Forjaria

Soldas de Manutenção em Ferramentas de Forjaria: Recomendações e Boas Práticas de Execução José Santaella Redorat Jr., SANTEC - Tecnologia de Soldagem Este artigo tem por finalidade demonstrar a influência dos diversos parâmetros e variáveis dos processos de soldagem aplicados na manutenção de ferramentas de forjar e de corte nas forjarias. Para tal finalidade, exemplificamos com diversos casos práticos os cuidados necessários para uma boa execução da solda de manutenção em ferramentas

m termos gerais, toda e qualquer solda é boa desde que tenha aparência aceitável e que apresente na sua continuidade um aspecto satisfatório. As soldas indicadas em condições de trabalhos severos ou críticos, assim como as que são controladas por códigos, requerem cuidados especiais. A comprovação da qualidade da mesma pode ser constatada mediante métodos de ensaios não destrutivos. É nosso principal objetivo alertar a todos que estão envolvidos com a qualidade da solda como especificar as condições de execução dos serviços no que se refere a materiais, procedimentos, mão de obra, insumos, máquinas e equipamentos. Torna-se fundamental, portanto, observar e avaliar tudo que envolve um projeto, construção, operação, manutenção e até mesmo o reparo de uma determinada ferramenta de conformação.

Figura 1. Sequência de fabricação de peças vazadas

Procedimentos de Soldagem Determine a causa de falha

A fim de que seja realizada a manutenção corretiva no elemento de forma mais efetiva, avalie a causa da trinca ou fratura ocorrida. Algumas tendências de trincas ocorridas influenciam diretamente o material de adição (solda) a ser aplicado no reparo, assim como as condições posteriores de tratamento térmico da peça. Identifique o material base

Neste procedimento toda decisão envolvida está diretamente relacionada com a correta identificação do material base, seja a análise química, assim como a avaliação metalúrgica. Normalmente buscamos nas normas DIN, SAE as especificações técnicas relacionadas. Preparação para soldagem

Todos os soldadores bem qualificados possuem uma característica em comum, pois eles entendem o significado de solda bem

Figura 2. Solda de rabo de andorinha

aplicada em matrizes e elementos de forjaria devido à responsabilidade envolvida. Os fundamentos de uma boa preparação estão diretamente relacionados à maior parte do sucesso da aplicação e dos resultados da solda executada. A preparação adequada é consequência imediata de uma boa experiência anterior na excução de trabalhos semelhantes, assim como uma compreensão das características mecânicas dos esforços de solicitação em serviço. Técnicas de boa preparação podem ser listadas abaixo: • Remova sempre todas as áreas trincadas; • Nunca promova cavidades ou juntas com ângulos de 90º; • Secções fraturadas devem ser ponteadas de forma moderada e suave em função da massa da peça; • Não deixe que dispositivos ou outros elementos de fixação impeçam a visão do soldador do arco diretamente e de forma constante; • Limpe a área a ser soldada com máquinas desincrustadoras pneumáticas; • Permita a abertura das cavidades de forma suficiente a penetrar a tocha MIG ou o eletrodo de maior diâmetro com folga suficiente; • Utilize estruturas robustas para se evitar empenamentos; • Posicione a peça onde o soldador se sinta de forma confortável do início ao fim dos trabalhos; • Mantenha a área sempre limpa e martele a solda sempre que possível; • Verifique a conexão terra da máquina. Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 41

>>> Soldas em Ferramentas de Forjaria

efetivas à propagação de trincas. Os elementos de liga como cromo, tungstênio, cobalto e molibdênio são balanceados de forma adequada com carbono a fim de maximizar a formação de carbonetos e aumentar a dureza a quente dos materiais. Metais de adição para aços de trabalho a quente normalmente apresentam uma faixa maior de temperaturas de resposta à têmpera do que o próprio material base – matriz ou ferramenta em que são aplicados. A experimentação baseada nos dados de falhas anteriores é um método excelente de seleção apropriada do metal de adição ou de solda para determinada aplicação.

Figura 3. Guias e castelos fraturados recuperados com solda

Pré-aquecimento

Figura 4. Solda de recuperação da gravura total

Selecione o processo de soldagem

Cada processo possui as suas vantagens. Poucos são os trabalhos em que é possível se ter claramente a melhor opção de execução da soldagem. Operações de soldagem que não requeiram muito volume de solda, mas que necessitem de maior qualidade possível, devem ser feitas com processo TIG. Soldas que necessitem de maior volume de solda devem ser feitas com processos MIG / MAG, assim como arco-submerso, sendo estes em função da forma geométrica da peça sendo recuperada. Os processos com eletrodo revestido implicam em taxas de deposição moderadas maiores que TIG e menores que MIG. Selecione o metal de adição de solda

A seleção correta do metal de adição requer

algum conhecimento sobre as modificações que os fabricantes de insumos de solda promovem sobre os seus produtos a fim de serem obtidos melhores resultados. Isto implica dizer que, muitas vezes, materiais de fornecedores diferentes, mas com a mesma norma de fabricação, podem levar a resultados práticos distintos. Vale aqui a regra principalmente para as matrizes, facas e punções e as soldas de revestimento. No ambiente de forjaria, especialmente as matrizes, estas estão sujeitas a um amplo espectro de forças, impacto, abrasão térmica, tensões compressivas e resfriamento rápido, só para elucidarmos algumas das condições. As ligas modernas de adição de solda são formuladas especificamente para aumentarem a resistência a estas forças e, quando aplicadas corretamente, agem como barreiras

Figura 5. Detalhe de ferramenta com trinca na área de corte

- Jan a Abr 2014

Aqui o principal problema não é que soldadores e engenheiros de processos saibam qual é a temperatura crítica de determinado material, mas sim de que as condições de realização do tratamento e da operação em si variam de local para local. Por exemplo, poderemos considerar que para aquecermos uma mesa porta-ferramentas de 10 ton a 550º C necessitemos de tempos diferentes em função das condições locais de cada operação fabril para que haja o total aquecimento da peça. Isto equivale a dizer que as condições de controle e de execução deste tratamento variam muito nos diversos processos de soldagem de manutenção em forjarias. Normalmente, a tendência é de se subestimar a temperatura e o tempo necessário para o correto tratamento. Técnicas de soldagem

A aplicação da solda está diretamente relacionada à cavidade originada na preparação e aqui vale a experiência do soldador na manipulação da tocha e do eletrodo envolvido no processo. Desta forma, serão evitados descontinuidades e defeitos de solda, tais como falta de penetração, mordeduras, falta de fusão,

Figura 6. Ferramenta que apresentou diversas trincas

>>> Soldas em Ferramentas de Forjaria

Figura 7. Aplicação ﬁnal de solda ﬁna com liga especial

trincas a frio e a quente, poros e inclusões de escória, entre outros. O soldador deve possuir o controle das variáveis principais para a manutenção sendo executadas, tais como eletrodos secos e quentes, arames sem umidade, gases na vazão correta, corrente e tensão de soldagem de acordo com as especificações, peças sem golpe de ar na maioria dos casos e controle do processo quanto à sequência de aplicação para se evitar o mínimo de distorções. A limpeza da solda é fundamental para se obter ao final cordões consistentes e bem estruturados. Relaxamento de cordões de solda

O chamado “peening” adquire fundamental importância no processo de soldagem de manutenção em forjaria devido às qualidades dos materiais envolvidos. As funções básicas do martelamento são alívio das tensões originadas durante a solidificação do metal líquido na soldagem, retardamento da taxa de contração do metal de solda forçando o mesmo em direção contrária e finalmente este incrementa o depósito do metal de solda quanto às propriedades mecânicas, atuando como um processo de forjamento. Normalmente, o martelamento é realizado com um martelo de peso controlado em função do volume depositado de solda - em média equivale a um martelo de bola de 300 gr. O ponto exato de execução é mandatório para se obter as melhores propriedades mecânicas do elemento sendo soldado e deve ser feito com muito cuidado, pois pode induzir microfissuras no metal de solda. Temperatura de entrepasses

Aqui deve ser dada atenção especial à temperatura aplicada e às formas de controle e de execução. Normalmente, os elementos de máquinas são aços que respondem ao tratamento térmico e principalmente matrizes de aços ferramentas e exigem cuidados e equipamentos especiais de manutenção de temperatura de soldagem. Caso sejam ultrapassadas as temperaturas de revenimento do metal base, a dureza do mesmo cairá abruptamente de acordo com as curvas de resfriamento e temperatura dos materiais. Portanto, a faixa de manutenção das temperaturas de operação durante a soldagem implica diretamente nos resultados opercionais dos elementos. Tratamentos térmicos posteriores

Após a soldagem, normalmente aplicamos dois tipos diferentes de pós-aquecimento de soldagem, assim chamados de alívio de tensões e de “soaking” (eliminação de hidrogênio). Estes tratamentos devem ser normalmente aplicados em todos os aços. Alguns aços requerem somente o tratamento térmico de alívio de tensões enquanto outros exigem pós-aquecimento e nova têmpera como tratamento térmico efetivo, principalmente matrizes. O revenimento de um aço ferramenta determina a sua dureza final assim como a estrutura metalúr-

Figura 8. Aplicação de solda na SANTEC

gica resultante. Dependendo da análise química do material, a dureza pode ser incrementada suavemente ou reduzida substancialmente por intermédio do processo de revenimento. O tratamento de alívio de tensões por outro lado está relacionado com uma faixa de temperatura próxima do metal de solda e deve ser experimentado na aplicação ou, em outros casos anteriores, medidos e testados. Exemplos de Ferramentas Recuperadas com Soldas As figuras deste artigo ilustram alguns tipos de ferramentas que foram recuperadas com solda. Figura 1: mostra uma sequência de fabricação de peças vazadas a partir de billet maciço. Figura 2: mostra solda de rabo de andorinha (ferramentas de martelos). Figura 3: demonstra guias e castelos fraturados, recuperados com o processo de solda. Figura 4: solda de recuperação da gravura total. Figura 5: mostra o detalhe de uma ferramenta com trinca na área de corte. Figura 6: demonstra uma ferramenta que apresentou diversas trincas. Figura 7: aplicação final de solda fina com liga especial. Figura 8: aplicação de solda na empresa SANTEC. Conclusão Nosso objetivo é demonstrar a viabilidade técnica de aplicação de solda em forjarias, apesar de muitos casos de insucessos ocorridos no segmento. O fator primordial é a segurança envolvida com o pessoal e a operação destas máquinas. Os conceitos aqui elucidados têm sido demonstrados e aplicados pelo autor em dezenas de peças e casos de soldas de manutenção, especialmente em forjarias. Portanto, toda solda executada com critério e de forma consciente conduz ao pleno sucesso operacional da máquina e da situação emergencial que se apresentar. Considerando-se os custos da matéria-prima, energia, insumos e mão de obra envolvida, a solda de manutenção pode trazer muitos benefícios às forjarias na redução de custos operacionais. José Santaella Redorat Jr. é Engenheiro Mecânico de Soldagem e Ensaios Não Destrutivos, Diretor da SANTEC - Tecnologia de Soldagem. Presidente do Conselho Fiscal da ABENDI – Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção. E-mail: santecsoldas@uol.com.br.

Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 43

>>> Nova Prensa em Linha na Timken Co.

O sistema de manipulação do material posiciona um lingote (barra) que será colocado dentro da nova prensa

Timken: Conﬁabilidade e Desempenho com a Nova Prensa em Linha Patrick Anderson, The Timken Company A Timken Company investiu recentemente US$ 35 milhões em uma nova prensa de forjamento em linha para melhorar os seus produtos. A prensa foi instalada de forma que a empresa pudesse usar o seu processo de forjamento-laminação, o qual aumenta a eliminação de defeitos do produto e resulta em aumento da consolidação do centro em peças com seções transversais maiores se comparado com o uso da laminação sozinha. O desafio de instalar essa prensa sem interromper a produção também foi cumprido com sucesso

mplementar um projeto de US$ 35 milhões e não interromper a produção. Esse foi o desafio ao qual a The Timken Company foi confrontada quando escolheu expandir sua capacidade de produção de aço com a instalação de uma nova prensa de forjamento em linha. A Timken, fabricante de componentes de aço de alto desempenho e de componentes mecânicos, tem um bom histórico de implementações bem-sucedidas e este projeto rapidamente se tornou outra inovação de processo para a empresa. Na Faircrest Steel Plant da Timken em Canton, Ohio, nos EUA, os engenheiros da empresa projetaram a maior parte do equipamento de forjamento para residir em um novo edifício ao lado da laminação existente (Figura 1). No entanto, algumas partes do novo equipamento - mesa de lingote, berço e mesa dos cilindros de laminação e partes da transferência aérea - necessitaram de uma instalação no edifício do laminador. No caso da transferência aérea o projeto da Timken foi concebido para mover o produto para trás e para a frente nas duas áreas. Os funcionários da planta de Faircrest decidiram sobre a difícil tarefa de instalar e comissionar este equipamento de forma segura, até mesmo com lingotes sendo transportados em guindastes e sobre toda a linha de laminação. Isso implicou em um planejamento detalhado do trabalho diário, observadores de segurança para assessorar as

- Jan a Abr 2014

Laminadores

Forno de uniformização de temperatura Mesa de lingotes novos

Transferência aérea

Prensa de Forjamento

Manipulador

Novo edifício da prensa de forja Timken Planta Faircrest Steel

Figura 1. Transferência aérea entre os laminadores e o prédio da nova prensa de forjamento

>>> Nova Prensa em Linha na Timken Co.

equipes de instalação da aproximação de lingotes quentes e um extenso sistema de comunicação para informar e orientar as equipes de trabalho, quando era necessário evacuar uma área específica. A equipe concluiu a instalação e comissionou o equipamento dentro do planejado e sem incidentes, com planejamento e análise cuidadosos, recebendo a maior parte do crédito para o sucesso alcançado. Avaliando a Indústria e as Necessidades do Cliente Mesmo antes da implementação já era um desafio, a Timken primeiramente necessitava avaliar com cuidado e justificar o investimento de US$ 35 milhões em uma prensa para forjamento. A empresa aprendeu com os clientes que eles queriam alta qualidade de fusão em laminados com grandes diâmetros e com garantia de centros isentos de defeitos. A Timken levou essa necessidade para o seu processo de desenvolvimento de novos negócios (NBD - new business development). O NBD é um método que já tem uma década

e é utilizado internamente para integrar a identificação das necessidades do mercado, desenvolvimento de caso, desenvolvimento de soluções técnicas e implementação do projeto. Não demorou muito tempo para tomar a decisão e adicionar barras com diâmetros grandes com centros isentos de defeitos ao seu portfólio de produtos. A partir daí, a ideia do novo produto avançou com equipes multifuncionais revisando as necessidades do mercado, dos clientes e técnicas. Uma equipe técnica, em seguida, aumentou os esforços para projetar uma especificação para o equipamento que atendesse consistentemente a essas necessidades e desenvolveu uma ferramenta de seleção de fornecedores detalhada para avaliar toda a compra dos equipamentos de forma independente, da capacidade técnica até as características dos fornecedores. Esta ferramenta permitiu que a equipe técnica removesse as predisposições do processo de seleção de fornecedores e comprasse a prensa de forjamento apropriada. Submetidos a um Exaustivo Processo de Preparação Técnica Antes da aquisição da prensa de forjamento as expectativas técnicas passaram por uma fase de prova de conceito para confirmar as capacidades e benefícios da aquisição proposta. Esta parte do processo NBD incluiu uma modelagem por elementos finitos (FEM), ensaios físicos e avaliação do produto para validação. Na sequência foi feita uma avaliação técnica rigorosa envolvendo um grupo totalmente multifuncional de engenheiros e fabricantes, desenvolvimento de aplicações, vendas e marketing. Seu objetivo era transformar as tendências técnicas observadas desde a fase de prova de conceito em relações preditivas e diretrizes que, em seguida, levaram à fabricação de barras com grandes diâmetros forjadas-laminadas e com alta qualidade.

Deformação

Figura 2. Condições dimensionais em acordo entre a simulação e o primeiro teste de forjamento de lingote

Por meio da combinação dos resultados do FEM, ensaios com fornecedores globais e testes de ultrassom para validação (UT), a Timken sabia exatamente o que esperar quando realizou o processamento do primeiro produto com centro isento de defeitos nesta nova prensa de forjamento com matriz aberta de 3.000 toneladas. Utilizando Modelagem Computacional Avançada e Simulação Todas as simulações de forjamento e de laminação com FEM utilizaram o programa de software comercial DEFORM-3D para definir e controlar todo o processo do forjado-laminado. Para abranger todo o processo foi necessário quatro projetos na modelagem para a prensa de forjamento e dois para os laminadores. As simulações, em geral, caem em duas categorias: planejamento de experimentos (DOE - Design of Experiments) ou o desenvolvimento de uma receita de produção. O DOE trabalha sistematicamente avaliando o impacto de parâmetros-chave de processo e identificando as condições de deformação críticas necessárias para criar centros sem defeitos. Simultaneamente, as simulações para o desenvolvimento de uma receita aplicaram as condições do planejamento e especificaram as sequências de forjamento para os testes reais. A Figura 2 mostra a correlação dimensional favorável entre a forma do lingote forjado simulada e a real para o primeiro teste real, construindo uma confiança na precisão do modelo. A chave para o processo de modelagem foi compreender as diferenças fundamentais entre os modelos de deformação do forjamento e da laminação para ajudar a produzir um produto superior. Forjamento e Laminação para Centros Isentos de Defeitos, Controle da Forma O forjamento durante o processo forjadolaminado aumenta a eliminação de defeitos

Deformação total

Figura 3. Variação esquemática dos padrões de deformação criados durante o forjamento (esquerda) e a laminação (direita), a soma dos quais produz uma barra forjada-laminada redonda e sem defeitos Jan a Abr 2014 - www.revistaFORGE.com.br 45

>>> Nova Prensa em Linha na Timken Co.

Meio raio da barra

Com defeitos

Meio raio da barra Centro da barra

Próximo à superfície da barra

Presença de defeitos no centro, por ultrassom (indicação de frequência)

Centro da barra

Forjado-laminado Somente laminado

Para o processo somente laminado, a indicação de frequência ultrassônica aumenta com o aumento do diâmetro das barras (porosidade remanescente)

Sem defeitos Diâmetro da barra

Figura 4. Resultados da avaliação por ultrassom (linhas azuis) em várias profundidades de uma barra forjada-laminada mostrando a conformidade com as especiﬁcações de centro isento de defeitos (linhas-limite: vermelhas e verdes). Os rótulos indicam a profundidade da varredura, com posições duplicadas representando sondas de ultrassom separadas fazendo a varredura do mesmo volume

devido à deformação na linha central. A deformação no forjamento em matriz aberta ocorre com a peça em condição estacionária entre as matrizes de forjamento superior e a inferior. A deformação penetra em toda a seção transversal do lingote (ou barra) durante um curso de forjamento. Isso cria uma maior consolidação do centro (curando as microporosidades) em seções transversais maiores do que a laminação sozinha (veja a Figura 3 para um exemplo do padrão de deformação na seção transversal criado em um processo de forjamento em matriz aberta). A laminação facilita o controle da forma final com a deformação localizada na superfície. Isso ocorre em uma região localizada do tarugo/barra onde os cilindros estão em contato com a peça. A peça se move durante o processo de deformação limitando a quantidade de redução por passe de laminação, mantendo a velocidade da peça e permanecendo sob o limite de carga de laminação. Devido à natureza da deformação localizada na superfície de laminação (Figura 3), a Timken otimizou as sequências de passes dos cilindros para avançar para tolerâncias dimensionais mais rigorosas. Aprendendo com os Testes e Validações Globais de Forjamento A modelagem utilizada para desenvolver as sequências de forjamento garantiu que qualquer teste fornecia um avanço no conhecimento e capacidades da empresa e que o produto forjado-laminado testado passava por rigorosos padrões de validação. A inspeção por ultrassom foi a ferramenta-chave utilizada para calibrar e validar a qualidade da eliminação de defeitos que as ferramentas avançadas de modelagem previram. A Figura 4 mostra uma varredura UT verdadeira (linhas azuis) de produtos forjados-laminados que atingiram com sucesso a uma especificação estrita de ultrassom (sem indicações acima dos limites das linhas vermelhas e verdes). A Figura 5 mostra um resumo dos resultados UT medidos para rotas de processos forjado-laminado e somente laminado com vários diâmetros de barras. Os resultados indicam que a conformidade com o padrão de UT melhora 46

- Jan a Abr 2014

Para o processo forjado-laminado, a indicação de frequência ultrassônica mostra o centro sem efeitos com a variação dos diâmetros

Figura 5. Capacidade ultrassônica em barras de grandes diâmetros do processo forjado-laminado (esquemático)

significativamente com a introdução do processo forjado-laminado. A combinação dos estudos empíricos com os resultados de UT forneceu os dados necessários para transformar os modelos de simulação em ferramentas de otimização preditivas. A Timken utilizou as receitas desenvolvidas por meio das avaliações da modelagem e dos testes como sementes para o start-up da prensa. Os operadores da produção pegaram essas receitas e as otimizaram para a eficiência no fluxo de trabalho da Faircrest Steel Plant, aplicando as orientações-chave dos esforços de modelagem e testes para alcançar centros sem defeitos e os requisitos finais de forma. Melhorando a Confiabilidade e o Desempenho O novo processo forjado-laminado da Timken fornece uma expansão na gama de produtos, aumenta a produtividade e a qualidade e aumenta a capacidade. Para os clientes, a limpeza e ausência de defeitos dos centros das barras de grandes diâmetros são traduzidas em uma melhoria na confiabilidade e no desempenho de seus componentes em aplicações críticas em todo o mundo. Enquanto o mundo continua a empurrar os limites, as indústrias continuam explorando maneiras de obter maior desempenho do seu produto e otimizando as operações. A Timken tem fornecido produtos forjados-laminados com grandes diâmetros a seus clientes líderes de mercado, oferecendo-lhes a oportunidade de criar produtos melhores e maiores para melhorar a produtividade e desempenho. O processo forjado-laminado oferece produtos com o melhor dos dois mundos. Com a deformação alcançada na prensa de forjamento e a precisão dimensional do laminador, o processo forjado-laminado cria barras com diâmetros maiores capazes de atender aos requisitos rigorosos de ausência de defeitos e permite que as barras de grandes diâmetros da Timken liderem a indústria em isenção de defeitos e controle de tamanho. O autor Patrick Anderson é líder de equipe na Timken - Produtos e Processos Avançados nos EUA. Ele pode ser contatado no tel: +1 330-471-2260 ou no e-mail: patrick.anderson@timken.com, www.Timken.com/Steel.

SISTEMA COMPLETO DE LUBRIFICAÇÃO PARA CONFORMAÇÃO DE METAIS

• Projeto, equipamento, lubriﬁcante e serviço; • Aplicações: desmoldantes a frio, a morno e a quente; • Produtos graﬁtados e produtos sintéticos; • Equipamentos que otimizam os custos. FUCHS DO BRASIL S. A.

Via João de Góes nº 1.110 - Fazenda Itaquiti / Belval 06422-150, Barueri - São Paulo – Brasil Tel. (11) 4789-2311 | Fax (11) 4789-2670 www.fuchsbr.com.br | vendas@fuchsbr.com.br