PROJETO DO FORJADO

        Neste roteiro será apresentado todo o procedimento para obter-se uma peça forjada a frio em aço, a qual será posteriormente usinada e tratada termicamente para obter-se o eixo mostrado na figura abaixo.

Eixo-piloto usinado

        O dimensionamento do forjado será efetuado a partir das dimensões da peça acabada, acrescendo-se sobremetais nas superfícies a usinar, definindo-se os ângulos de extrusão, os raios de arredondamento e as tolerâncias dimensionais.

Etapas para o planejamento do processo:

        1) Analisar o desenho da peça pronta:

        Como se observa no desenho, as tolerâncias definidas para os diâmetros (+ 0,26) e para os comprimentos (+ 0,5) são possíveis de obter-se pelo forjamento a frio. O mesmo pode ser afirmado em relação aos detalhes geométricos. Destaque-se que na cabeça (diâmetro de 58,59 + 0,26) já há previsão para um possível excesso de material quando do recalque dessa região (representado por uma espessura de 3,42 + 0,26 mm).
        Os ângulos definidos nas reduções de diâmetro (15o), bem como os raios de arredondamento também são típicos do forjamento a frio.
        Também é importante observar as tolerâncias geométricas de batimento radial entre os diversos escalonamentos do eixo,que devem ser conseguidas pela montagem adequada do ferramental.

         2) Verificar as reduções de área a serem obtidas, respeitando os limites do processo apresentados no item 5.3 do roteiro:

        Por se tratar do desenho do forjado a frio, pressupõe-se que os limites de redução não sejam atingidos. Como exemplo, calcula-se a máxima redução, assumindo que a bitola inicial esteja próxima da dimensão 32 mm, tendo o menor diâmetro igual a 20,73 mm, obtém-se uma redução de área de 58%.
Desta forma, há necessidade de efetuar-se pelo menos duas reduções de seção por extrusão livre visto que a redução limite por etapa é de 30%. O mesmo ocorre para obter-se o diâmetro de 23,95 (43% de redução a partir do diâmetro inicial). Já o diâmetro de 27,2 mm pode ser obtido numa só etapa pois a redução nesse caso atinge 27%.

        Empregando os critérios para dimensionamento do forjado a frio obtém-se o desenho apresentado a seguir.


Desenho do eixo forjado

        3) Calcular o volume e o peso da peça a partir do desenho do forjado:

        Para esse cálculo divide-se a peça em cinco regiões como mostrado na figura a seguir e considera-se o excesso na região da cabeça (diâmetro de 58,59 + 0,26 mm). Outro valor que deve ser considerado no cálculo do volume refere-se à quantidade de material que será removida por corte no terceiro estágio. Esse corte é indicado sempre que há grandes reduções de área a frio com acúmulo de defeitos na extremidade inferior do forjado.


Definição dos volumes do eixo-piloto

         Assumindo que o comprimento a ser cortado é igual a uma vez o diâmetro da região V, tem-se que o comprimento dessa região sofre um acréscimo de 21 mm. Calculado o volume do forjado, determina-se seu peso considerando a densidade do aço igual a 7,8 g/cm3, obtendo-se um peso de 1,5 kg.

        4) A partir do peso calculado determinar o comprimento inicial do tarugo e utilizar, sempre que possível, bitolas já existentes no estoque.

        Nesse caso, optou-se por uma bitola de partida de 31,75 mm (1 1/4") disponível na indústria. Com o peso do forjado e esse diâmetro, obtém-se um comprimento de tarugo igual a 196 mm.