extrusão_lsj 2014 1-1
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Material original elaborado pelo Prof. Hlio Cordeiro de Miranda - Engesolda
Processos de Conformao
Plstica (TE 0166)
Prof. Luiz Soares Jnior
Universidade Federal do Cear UFC
Departamento de Engenharia Mecnica e de Produo - DEMP
Material adaptado da apostila do Prof. Hlio Cordeiro - UFC
EXTRUSO
2014-1
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Processos de
Conformao Plstica
Extruso
Observao: ler captulo sobre Trefilao na
apostila.
Pginas 75 a 86
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Objetivos da disciplina
O aluno dever ao final:
Conhecer os principais processos de fabricao por
conformao plstica, suas caractersticas tcnicas,
capacidade produtiva e limitaes.
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Extruso - Introduo
um processo de conformao plstica relativamente recente
com explorao comercial no sculo IX com tubos de chumbo.
No sculo XX (1930), deu incio a extruso de tubos de ao;
Ganhou mais destaque na segunda guerra mundial com a
produo de perfil de alumnio para aviao.
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Extruso um processo de conformao plstica que se realiza atravs
passagem de um tarugo ou lingote (colocado dentro de um recipiente)
pela abertura existente no meio de uma ferramenta. O material
forado a passar pela ferramenta (matriz) pela fora de compresso de
um pisto acionado hidraulicamente ou pneumaticamente.
Metais canos, cantoneiras, perfis em geral;
Cermicos tijolos, telhas, canos;
Polmeros: canos, perfis em geral;
Alimentos processamentos de alimentos em geral.
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Aspectos Gerais
Extruso
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Aspectos Gerais
Geralmente o processo de extruso realizado a quente,
de forma que possvel aplicar ao metal extrudado
intensos trabalhos de deformao a frio adicionais, como
os da trefilao.
Extruso
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Aspectos Gerais
A extruso pode ser classificada como um processo de
compresso indireta pois, so as paredes internas da
ferramenta que provocam a compresso sobre o
tarugo.
Extruso
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Aspectos Gerais
Etapas do processo
Extruso
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Aspectos Gerais Tipos de Extruso
De acordo com o movimento relativo entre o material
extrudado e o pisto ou a matriz que pressiona o metal, a
extruso pode ser classificada como: extruso direta,
extruso indireta.
Na extruso direta o pisto age sobre o tarugo, forando a sua
passagem pela ferramenta, provocando uma intensa ao de atrito
entre o tarugo e o recipiente
Extruso
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Extruso
EXTRUSO DIRETA
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Extruso
Aspectos Gerais Tipos de Extruso
Na extruso inversa, o pisto geralmente se mantm fixo e o tarugo
com o recipiente avanam em sua direo, tornando inexistente o
atrito entre o tarugo e o recipiente.
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Aspectos Gerais
Extruso a frio - denominao se refere a um
termo geral empregado freqentemente para
especificar uma combinao de processos, tais
como extruso direta e inversa e forjamento em
matriz.
Extruso
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Aspectos Gerais
Extruso
EXTRUSO A FRIO
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Aspectos Gerais
Extruso
EXEMPLO DE EXTRUSO A FRIO CORPO DE VELA DE IGNIO
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Aspectos Gerais
Extruso
EXEMPLO DE EXTRUSO A FRIO
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Aspectos Gerais
Extruso
EXTRUSO LATERAL
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Aspectos Gerais
Extruso
A presso para a operao
de extruso proveniente
de um meio fluido que
envolve o tarugo. No existe
frico entre parede e
tarugo .
Presses da ordem de 1400 MPa;
Fluido: leo vegetal, cera, vidro etc.
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Aspectos Gerais
Extruso
similar a extruso indireta e freqentemente includa na
categoria da extruso a frio. O puno desce rapidamente
sobre o tarugo que extrudado para trs.
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Variveis do Processo
As propriedades dos produtos extrudados so afetadas por
inmeras variveis, dentre as quais se destacam:
Caractersticas do material;
Temperatura de trabalho;
Velocidade de extruso;
Condies de lubrificao;
Geometria da Ferramenta;
Presso de extruso;
Modos de escoamento.
Extruso
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Variveis do Processo
Caractersticas do material
anisotropia
material com estrutura heterognea;
Temperatura de trabalho
Conferir elevada trabalhabilidade plstica ao metal;
Evitar gasto excessivo de energia, desgaste, perda de
resistncia mecnica dos elementos da mquina de
extruso e oxidao excessiva do tarugo (ou lingote)
para extrudar ;
Extruso
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Extruso
Variveis do Processo
Temperatura de trabalho (a quente)
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Variveis do Processo
Velocidade de extruso - velocidades mais elevadas, para maior
produo e menor perda de temperatura do tarugo
Deve-se considerar em conjunto com a presso e
temperatura para um ajuste adequado;
Extruso
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Variveis do Processo
Condies de lubrificao;
Tm influncia indireta sobre o modo de escoamento e fora
de extruso
Exemplos de lubrificantes: o vidro, a grafita e leos com
grafitas
Materiais no ferrosos geralmente so extrudados a
quente sem lubrificantes
Para extruso a frio cobre-se o tarugo de ao com uma
camada de fosfato e/ou sulfetos aditivos para receber o
lubrificante
Extruso
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Variveis do Processo
Geometria da ferramenta;
Ferramentas cnicas e retas
Extruso
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Variveis do Processo
Presso de extruso;
dependente de vrios fatores, (temperatura, velocidade
de trabalho, geometria da ferramenta, etc), porm a
intensidade de reduo da rea a que mais influencia.
Extruso
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Extruso
Variveis do Processo
Presso de extruso;
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Extruso Variveis do Processo
A presso de extruso aproximadamente uma funo linear do
logaritmo natural de R :
f
O
AA
R
f
OOC A
AAP ln
R a relao de extruso, ou relao de reduo da rea, definido
pelo quociente entre a rea da seo transversal inicial Ao e a rea da
seo transversal final Af :
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Variveis do Processo
Modos de escoamento.
Influenciam as propriedades e a qualidade do produto
extrudado, inclusive a presena de defeitos.
Extruso
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Extruso Variveis do Processo
Modos de escoamento.
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Variveis do Processo
Modos de escoamento.
Extruso
Zonas mortas nas figuras b) e c) , onde o metal fica praticamente estacionrio nos
cantos.
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Aplicaes
A extruso pode ser aplicada para materiais ferrosos e
no ferrosos
Para aos, o processo de extruso tem emprego limitado
devido as condies de trabalho adversas.
O alumnio, o cobre e suas ligas so os materiais mais
extrudados.
Extruso
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Aplicaes
Extruso
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Aplicaes
Exemplos de aplicaes
Extruso
http://www.abal.org.br/aplicacoes/introducao.asp Ford GT
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Aplicaes
Exemplos
Extruso
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Aplicaes
Exemplos de aplicaes tubos e corpos ocos
Extruso
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Defeitos dos produtos
Os defeitos que podem aparecer nos produtos
extrudados so: vazios internos na parte final do
extrudado, trincas de extruso, falta de coeso,
escamas superficiais, riscos de extruso, incluses
de partculas de material estranho, bolhas
superficiais.
Extruso
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Defeitos dos produtos
Extruso
ftp://www.cefetes.br/Cursos/EngenhariaMetalurgica/Marcelolucas/Disciplinas/Conformacao/Extrusao/Apres_Extrusao.pdf
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Defeitos dos produtos
Os defeitos surgem devido ao elevado atrito na superfcie
do tarugo e ao escoamento menos uniforme.
O defeito de intruso pode ser eliminado extrudando apenas
70% do comprimento do lingote, ou usinando o lingote para
retirar a casca de xido, ou ainda, usando um disco de
extruso de dimetro menor (1,5 a 2,0 mm) que deixa uma
casca no recipiente (soluo mais usada).
Extruso
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Defeitos dos produtos - Intruso
Extruso
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Defeitos dos produtos
Exemplo de defeito de falta de coeso:
Extruso
O centro do tarugo pode desenvolver fissuras que so conhecidas como
trincas centrais, fratura tipo ponta de flecha ou chevron. O defeito
atribudo tenso hidrosttica de trao na linha central , similar situao
da regio de estrico em um corpo em ensaio de trao.
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Defeitos dos produtos
Exemplo de defeito de falta de coeso:
Extruso
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Equipamentos empregados
Resumidamente, os equipamentos de extruso so
constitudos pela mquina de extruso e pela ferramenta.
A mquina de extruso composta pelo:
sistema de alimentao do fluido sob presso;
pisto de extruso;
recipiente e camisa;
conjunto suporte da ferramenta e estrutura.
Deve-se considerar ainda o forno de aquecimento dos
tarugos ou lingotes.
Extruso
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Extruso Equipamentos empregados
Prensas hidrulicas de extruso:
Prensas verticais:
So de uso especial (extruso de tubos de paredes finas);
Raramente excedem 1200 tf de capacidade.
Prensas horizontais:
Grande capacidades (at 14 000 tf);
So as mais utilizadas na extruso de metais.
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Extruso
Equipamentos empregados
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Extruso
Equipamentos empregados
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Extruso
Equipamentos empregados
PRENSA DE
EXTRUSO
HORIZONTAL
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Extruso
Equipamentos empregados
PRENSA DE
EXTRUSO VERTICAL
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Extruso
Outros equipamentos empregados
Equipamentos para estiramento dos produtos extrudados:
O produto extrudado ao sair da prensa de extruso deve ser retirado do
local para permitir o bom andamento da produo.
O equipamento de estiramento constitudo de:
Mesa inicial da prensa;
Puxador do produto (automtico com velocidade regulvel);
Mesa de arrefecimento do produto;
Mesa para controle dimensional e armazenamento.
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Extruso
Outros equipamentos empregados
Equipamento para endireitamento e alinhamento dos produtos
extrudados:
Geralmente os produtos extrudados saem da prensa com
certas imperfeies dimensionais e de forma devido as variaes
no gradiente de tenses internas no material, impostas pelo
prprio processo de extruso.
Para corrigir tais imperfeies so utilizados esticadores
e mquinas de roletes que corrigem os contornos dos perfis.
Tambm so realizados tratamentos trmicos de alvio de
tenses, para o caso de extruso de metais.
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Extruso
Equipamentos empregados (Matrizes)
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Extruso
Equipamentos empregados (Matrizes)
As ferramentas podem apresentar diversos tipos perfis,
sendo que a escolha depende do tipo de metal a ser
trabalhado e da experincia acumulada em cada
condio de trabalho.
Um pequeno arredondamento (raio) feito na entrada
para evitar a quebra ou deformao.
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Extruso
Equipamentos empregados (Matrizes)
O material da ferramenta de extruso pode ser ao ligado
com a caracterstica de manter a elevada dureza em
temperaturas de trabalho superiores a 600 oC.
A ferramentas normalmente so cnicas (ngulo de 90 a
120o) para melhorar o escoamento do material.
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Extruso
Equipamentos empregados (Matrizes)
Configurao da ferramenta
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Extruso
Controle geomtrico e dimensional
As tolerncias na faixa de 0,25 - 2,5 mm que aumentam com as
dimenses da seo transversal.
O controle do processo de extruso difcil de ser realizado
face ao elevado nmero de fatores e as interaes existentes.
o controle do processo pode ser realizado por meio de:
anlise das propriedades mecnicas e caractersticas
metalrgicas na forma de matria prima e produto final,.
ensaios metalogrficos convencionais.
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Extruso Controle geomtrico e dimensional
Anlise das condies de processamento ligadas ao
desempenho da mquina de extruso e ao comportamento
do material durante o processo de extruso so muito
importantes.
Como exemplo, pode-se citar a tcnica que emprega
materiais plsticos transparentes contendo pequenas esferas
coloridas, que aps a deformao se transformam em
elipsides.
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Sites pesquisados
Fontes:
http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6503-tipos-de-extruso
http://www.metalmundi.com/si/site/0134
http://www.norbertocefetsc.pro.br/pfb_conformacaoii.pdf