3.0 PROC.S CONF. - TREFILAÇÃO 16.2

(1)

Conformação

Trefilação

Extrusão

Forjamento

Laminação

Estampagem

Torneamento

Fresamento

Furação

Retificação

Dificuldade de fabricar fios metálicos com pequenas dimensões, feitas em formas planas por simples

martelamento manual.

Os primeiros fios metálicos foram fabricados na Alemanha e França

por arraste manual no sec. VIII, sendo somente industrializado em 1925 na Pennsylvania (USA)

(2)

Trefilação

O que é: a trefilação é uma operação em que a matéria-prima (por exemplo, o fio máquina resultante de um processo de laminação) é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente

(FIEIRA ou TREFILA) por meio de uma força de tração aplicada do lado de saída da matriz.

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota Engenheiro Mecânico e Metalúrgico

(3)

3

Matéria-prima da trefilação: Fio-máquina

(Diâmetros entre 5,5 e 22,0mm)

(4)

TREFILAÇÃO

• Decapagem Química : HCl ou H

₂

S0

₄

diluídos.

• _{Lavagem: em água corrente.}

• _{Recobrimento normalmente por imersão em leite de}

cal Ca(OH)

₂

a 100°C a fim de neutralizar resíduos de

ácido, proteger a superfície do arame e servir de base

para o lubrificante de trefilação.

• Secagem (em estufa) - Também remove H

₂

dissolvido

na superfície do material. Trefilação : início do

(5)

DECAPAGEM MECÂNICA

Decapagem Mecânica por Dobramento

Flexão

(6)

COMO A PONTA DO FIO MÁQUINA PASSA PELA FIEIRA ?

Ponteamento

Ponteadeira

(7)

Possui simetria com a matriz

TREFILAÇÃO

Qual o material usado na trefila? O aço, porque não rompe

depois de deformado como o plástico e o alumínio, aumenta a resistência.

Também cobre eletrolítico Cabo elétrico e cabinhos

(8)

TREFILAÇÃO

₁  ₃ = ₂ máx ₁  ₂= ₃= 0 Tração pura _máx.



_máx

. = 

₁

- 

₃

2

Na fieira

(9)

A força necessária para superar a resistência (atrito) entre a fieira e o fio pode chegar a 70 % da energia total de conformação.

O uso do lubrificante apropriado acarreta: redução do atrito, melhoria das condições de escoamento do material, qualidade superficial do fio e estrutura homogênea.

 Lubrificação seca: normalmente são utilizados sabões de trefila

formando uma película entre o aço e a fieira.

(10)

10

O objetivo da lubrificação é reduzir o atrito entre o

arame e a fieira, evitando:

excessivo desgaste da fieira;

excessivo aquecimento do aço;

ocorrência de defeitos superficiais no arame.

LUBRIFICAÇÃO NA TREFILAÇÃO

(11)

A força necessária para superar a resistência (atrito) entre

a fieira e o fio pode chegar a 70 % da energia total de

conformação.

LUBRIFICAÇÃO NA TREFILAÇÃO

Lubrificante Fieira Camada Limite Arame

(12)

• _{As fieiras ou trefilas, utilizadas na trefilação são compostas}

de uma carcaça de aço e um núcleo feito de material

bastante duro.

• _{O núcleo é geralmente feito de carboneto de tungstênio,}

diamante ou diamante industrial monocristalino.

TREFILAÇÃO - FIEIRAS

I – cone de entrada II – cone de trabalho

III – zona cilíndrica ou cilindro de calibração IV – cone de saída

(13)

FIEIRAS DE DIAMANTE

O diamante industrial, é usado geralmente nas etapas iniciais da trefilação enquanto que as fieiras de diamante natural são utilizadas nas etapas finais.

Para trefilar fios muito finos um cristal simples de diamante é utilizado.

(14)

MECANISMO DE ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA AFRIO

Vantagens da trefilação:

 Deformação plástica com acabamento e controle dimensional;

 Redução de arames a fios;

(15)

Tratamento térmico intermediário

Para melhorar a ductibilidade do aço, que durante a

trefilação a frio endurece e aumenta a resistência é

fazer o tratamento térmico de recozimento.

(16)

16

RECOZIMENTO

(17)

Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos:

• sem apoio interno (rebaixamento ou afundamento).

• com mandril passante.

TREFILAÇÃO DE TUBOS

d) com bucha flutuante c) com bucha (plug) fixa

a) Sem suporte interno (rebaixamento)

(18)

a) Processo básico: Laminador mandrilhador Mannesmann Depois de laminado o tubo é trefilado (acabamento)

LAMINAÇÃO X TREFILAÇÃO DE TUBOS

(19)

Comparação entre tolerâncias de barras

laminadas a quente e barras trefiladas

Comparação entre tolerâncias de barras

laminadas a quente e barras trefiladas

19 Laminada a quente Diâmetro (mm) Tolerância (mm) 5 a 14 0,8 15 a 18 1,0 20 a 24 1,1 25 a 30 1,2 32 a 40 1,4 Trefilada a frio Diâmetro (mm) Tolerância (mm) 3 a 6 0,08 6 a 10 0,09 10 a 18 0,11 18 a 30 0,13 30 a 50 0,16

Tubo mecânico laminado ST 52 / VMEC134 AP

Tubo mecânico trefilado ST 52 / VMEC134 AP Laminador mandrilhador Mannesmann

(20)

DEFEITOS DA TREFILAÇÃO

Os defeitos podem ser resultantes de :

 defeitos na matéria-prima do fio máquina original, fissuras,

lascas e vazios,

 ou do processo de deformação.

O tipo de defeito mais comum é a fenda interna no centro da barra ou trincamento estriado ou chevrons.

(21)

Correlaciona condições de processamento (semi-ângulo da fieira e percentual de redução) com o aparecimento de rupturas centrais.

Para o controle de rupturas centrais e trincas internas: α_ótimo < α < α_cr1

Diagramas de Avitzur

(22)

FABRICAÇÃO DE ARAME

?

Redução de área = (9,522_-2,002_{)100 = 95,58%}

9,522

Processo possível com vários passes na fieira

(23)

O desbobinamento do FM na Açonorte é todo vertical

(24)

MÁQUINAS DE TREFILAÇÃO

MÁQUINA DE TREFILAR SEM DESLIZAMENTO MÁQUINA DE TREFILAR COM DESLIZAMENTO

(25)

VANTAGENS DA MÁQUINA DE TREFILAÇÃO SEM DESLIZAMENTO

Trefilação de diferentes materiais, não ocorrem torções, a

máquina pode ser usada para trefilar fios de forma especial,

vida prolongada do tambor de trefilação de fios, baixo

(26)

De um modo geral, a energia total consumida em um processo de conformação plástica de metais é composta pelas seguintes parcelas: - energia utilizada para deformar o metal até uma dada geometria, de maneira uniforme (Up);

- energia necessária para vencer o atrito na superfície de contato metal-ferramenta (Ua);

- energia redundante gasta com o cisalhamento interno do metal, devido a deformação não-uniforme, que não contribui para a variação na forma do corpo (Ur).

Ut = Up + Ua + Ur

Onde Ut é a energia total consumida em um processo de deformação plástica real. A eficiência de um processo pode ser expressa por:

η = Up/Ut

Valores típicos de eficiência são de 30 a 60% para extrusão e 75 a 95% para laminação.

(27)

TREFILAÇÃO

A geometria da fieira tem grande influência sobre a força de trefilação, onde, para qualquer passe de redução dado no material, existe uma

geometria de trabalho ideal que produz um esforço de tração mínimo em relação ao limite de escoamento do material.

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

Sendo:

α = ângulo ótimo fieira; 

 = coeficiente atrito

Ao = área transversal inicial; Af = área transversal final

(28)

CARGA NA TREFILAÇÃO

Para cada passe de trefilação, a carga necessária pode ser estimada pela seguinte expressão:

Volume constante: So x lo = Si x l

ou l/lo = So/Si

_R = ln l/lo = ln So/Si

Pt =

e . ln(So/Si) . (1 +  . cotg .  . Si)

Onde:

e = tensão de escoamento média em tração uniaxial

So = área transversal inicial da peça (arame) Si = área transversal do arame após a trefilação

 = coeficiente de atrito médio na zona de redução da fieira  = semi-ângulo da fieira

 = fator de deformação redundante, dado por:  = 0,87 + ((1 – r)/(r).sen (Rowe) r = redução percentual por passe, dada por: r = (So – Si)/(So)

(29)

(30)

INOVAÇÕES

TECNOLOGICAS

NA TREFILAÇÃO

INOVAÇÕES

TECNOLOGICAS

NA TREFILAÇÃO

(31)

(32)

(33)

TREFILAÇÃO COM MICROCASSETE

GRUPO GERDAU é o 14º maior produtor de aço do mundo e

líder no segmento de aços.

(34)

34

CASSETES

• _{Realizam a laminação a frio do FM pela utilização de}

roletes posicionados concentricamente formando um

ângulo de 120

o

entre si.

Vantagens

• _{Redução de paradas e quebras de FM.}

• _{Necessita pouquíssima lubrificação do FM.}

• _{Processo produtivo mais estável.}

120o

(35)

35

(36)

(37)

37

TIPOS DE LAMINADORES

LAMINADOR DE PERFIS PEQUENOS

• _{É uma variante do laminador de barras, produzindo}

apenas perfis de bitolas leves (espessuras de 1/8”. 5/16”,

por exemplo). Seu processo consiste na alimentação com

Fio-Máquina, trabalhando-se com uma série de bobinas

previamente soldadas. O material entra a frio através de

discos endireitadores, passando a seguir por duas gaiolas

de aquecimento resistivo. Logo após, o FM é laminado

em 2 passes, seguindo para o corte e o leito de

resfriamento.

• _{Este laminador tem como vantagem uma elevada}

produtividade, devido a continuidade da matéria-prima e a

simplicidade do processo.

(38)

38

LPP – Laminador de Perfis Pequenos.

(39)

TREFILAÇÃO DE PREGOS

Os grampos para cerca são próprios para fixação de arames farpados e ovalados, possuindo ponta bastante aguda,

proporcionando uma fácil penetração mesmo nos mourões de madeira mais duros

Prego Cabeça Dupla

Não danifica a madeira; fácil arranque; desforma rápida e elimina etapas no fechamento das fôrmas

(40)

(41)

TREFILAÇÃO E APLICAÇÕES

Com a trefilação é possível manufaturar pregos, barras, tubos finos, vergalhões, arames, cabos de aço.

Vergalhão em bobina Cabo de aço Barras de aço Tubos de aço Barras hexagonais Tubos

(42)

PRODUTOS TREFILADOS

(43)

(44)

44

GALVANIZAÇÃO

Nos arames galvanizados comerciais (bitolas BWG 18 até BWG 6), tem-se diferentes especificações da quantidade de zinco (Zn) para uma

mesma bitola, podendo classifica-los em:

Arame Galvanizado Camada Leve (40-100 g/m2)

Arame Galvanizado para confecção de telas e artefatos; Arame Farpado (Elefante, Zebu, GIR, Urso);

Ovalado Gerdau.

Arame Galvanizado Camada Pesada (200 a 300 g/m2₎

Ovalado Pantaneiro (min. 230 g/m2).

Arame Galvanizado Camada Tripla (300 a 500 g/m2₎

Arame Farpado Touro;

Telas Soldadas (agropecuária e alambrado);

É um arame galvanizado cujo peso de Zn é cerca de três vezes superior a da camada leve.

(45)

PRODUTOS DA TREFILAÇÃO CABOS DE AÇO

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(47)

(48)

CABOS DE AÇO

48

Número de pernas e número de arames em cada perna

(por exemplo: o cabo 6 X 7 possui 6 pernas com 7 arames cada).

Cabo 6X25 Cabo 6 X 7

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49

TIPOS DE ALMA: ALMA DE FIBRA E ALMA DE AÇO

Cabo com Alma de Aço

(50)

Diâmetro de um cabo de aço

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CABOS DE AÇO

(52)

52 Estais da Ponte Newton Navarro

Natal-RN

Ponte estaiada Octávio Frias de Oliveira São Paulo – SP

ABNT NBR 5909 – Cordoalhas de fios de aço zincados, para estais, tirantes, cabos

mensageiros e usos similares - Especificação

(53)

EXERCÍCIOS – TREFILAÇÃO 13.1.1

1. O que é o como é realizado a trefilação?

2. Quais as características, vantagens e desvantagens da trefilação? 3. Quais as etapas normalmente realizadas até o trefilação?

4. Como é realizada a trefilação de arames? 5. Como é realizada a trefilação de tubos? 6. Quais os principais defeitos na trefilação?

7. O que são as bancadas de trefilação? Para que são utilizadas? 8. O que são as trefiladoras de tambor? Para que são utilizadas? 9. O que são as fieiras? Quais as características necessárias?

10.Quais os materiais utilizados para a fabricação das fieiras? Quais as aplicações de cada um deles?

11. Quais os lubrificantes utilizados na trefilação?

12. Por que o fio máquina é decapado antes da trefilação?

13. Quais os tipos de decapagem utilizados? Quais as vantagens e desvantagens de cada tipo de decapagem?