O forjamento é uma das formas mais antigas de metalurgia. Esse método é utilizado até hoje porque produz peças e componentes mais resistentes do que os usinados ou fundidos!
Nesse processo, à medida que o metal é moldado, sua estrutura interna de grãos se deforma para seguir a forma geral da peça ou componente. Abaixo você entende tudo sobre o assunto!
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O que é forjamento?
O forjamento é geralmente definido como o trabalho num metal para transformá-lo em uma forma desejada usando forças de compressão. Desse modo, é um processo de fabricação que envolve a moldagem de um metal por meio de martelagem, prensagem ou laminação.
Essas forças de compressão são fornecidas com um martelo ou matriz. O forjamento é frequentemente categorizado de acordo com a temperatura na qual é executado: forjamento a frio, morno ou quente.
O interessante desse método é que pode produzir peças com excelentes propriedades mecânicas com o mínimo de desperdício! O conceito básico é que o metal original é plasticamente deformado para a forma geométrica desejada — dando-lhe maior resistência à fadiga e resistência geral. Esse processo é economicamente viável com a capacidade de produzir peças em massa e atingir propriedades mecânicas específicas no produto acabado.
Quais metais podem ser forjados?
É possível forjar qualquer tipo de metal, mas existem certas ligas que são mais adequadas para diferentes aplicações. Os metais mais comumente forjados são:
🔹Aço carbono, liga e inoxidável.
🔹Aços ferramenta excepcionalmente duros.
🔹Alumínio.
🔹Latão e cobre.
🔹Titânio.
🔹Ligas de alta temperatura contendo cobalto, níquel ou molibdênio.
Processo de forjamento
Essa técnica de conformação de metal é ideal para muitas aplicações de peças em termos de qualidade e custo. Especialmente para aplicações que exigem resistência máxima da peça, tamanhos personalizados ou especificações críticas de desempenho.
Quando o aço, ou outro metal, é aquecido até a temperatura de forjamento, ele se torna dúctil e maleável e pode ser moldado na forma desejada por meio da aplicação de pressão. Com métodos de processamento adequados, o forjamento permite que o metal seja moldado de forma permanente sem rachaduras, devido à sua plasticidade!
Para isso, é necessário um sistema de aquecimento por indução ou forno de forja para aquecer o aço a uma temperatura suficiente. A recristalização metalúrgica e o refinamento de grãos resultam do ciclo térmico e do processo de deformação. Isso fortalece o produto de aço forjado resultante, principalmente em termos de resistência ao impacto!
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Principais tipos
Este procedimento pode ser classificado em três categorias, dependendo da temperatura de conformação: a frio, a morno e a quente.
Forjamento a frio
A temperatura é em condição ambiente, autoaquecendo até 150 °C devido à energia de formação. Isso resulta em baixa conformabilidade e necessidade de altas forças de conformação.
Forjamento a morno
Aqui, a temperatura fica entre 750 °C a 950 °C. Isso leva a uma conformabilidade limitada e requer forças de conformação mais altas do que para forjamento a quente.
Forjamento a quente
A temperatura é mantida entre 950 °C e 1250 °C, acima da temperatura de recristalização. Isso resulta em boa conformabilidade e requer baixas forças de conformação!
As categorias de matrizes (força de compressão)
Aprofundando-se ainda mais no processo, o forjamento com o uso de matrizes pode ser classificado em dois tipos básicos:
Forjamento livre (matriz aberta)
No forjamento em matriz aberta, a peça metálica passa por uma deformação entre várias matrizes que não envolvem totalmente o material. As matrizes martelam constantemente o metal para obter a forma desejada.
Forjamento de matriz fechada
Na técnica de matriz fechada, o metal é pressionado entre duas matrizes que compõem o perfil pré-cortado da forma desejada.
Como essa técnica fortalece o metal?
Comparado a outros métodos de fabricação, o forjamento de metal é conhecido por produzir peças mais fortes! À medida que o metal é aquecido e pressionado, pequenas rachaduras são seladas e os espaços vazios encontrados no metal são fechados.
Além disso, o processo de forjamento a quente, por exemplo, quebra quaisquer impurezas no metal e redistribui esse material pela metalurgia. Isso resulta em inclusões muito reduzidas na peça forjada. As inclusões são materiais compostos incorporados dentro do aço durante toda a fabricação, causando pontos de tensão no produto.
Embora as impurezas devam ser gerenciadas durante o processo de fundição inicial, essa técnica refinará ainda mais o metal!
Outra maneira pela qual o forjamento fortalece o metal é através da alteração de sua estrutura de grãos. Isso tem a ver com o fluxo de grãos do material à medida que ele se deforma. Como outros processos de conformação, uma estrutura de grão favorável pode ser criada, tornando o metal forjado mais robusto.
Aplicações
O processo de forjamento é incrivelmente versátil e pode ser aplicado desde peças pequenas a peças enormes. Os produtos forjados podem ser componentes estruturais nos seguintes casos:
Peças críticas de aeronave:
✅Trem de pouso
✅Eixos para motores a jato
✅Turbinas
Equipamento de transporte:
✅Automóveis
✅Ferrovias
✅Virabrequins
✅Alavancas
✅Engrenagens
✅Bielas
Além disso, o forjamento é usado para fortalecer ferramentas manuais. Por exemplo: cinzéis, rebites, parafusos e cavilhas.
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