Trefilação O processo de trefilação é a deformação mecânica de um metal através da passagem do material por uma matriz de formato cônico, diminuindo

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1 Trefilação O processo de trefilação é a deformação mecânica de um metal através da passagem do material por uma matriz de formato cônico, diminuindo a seção do material, sem perda nem adição do metal. Ou seja os volumes são constantes, durante a trefilação, ocasionando aumento de comprimento.

2 Trefilação É um dos processos de conformação mecânica semelhante ao processo de extrusão onde um material é forçado a passar através de uma matriz para ter seu diâmetro reduzido e seu comprimento aumentado. Neste caso o material é puxado e não empurrado.

3 Trefilação A trefilação, também conhecida como estiramento é normalmente realizada a frio. É um processo utilizado para a fabricação de fios, arame e tubos (seções muito menores que o comprimento).

4 Trefilação Os produtos são classificados em barra, tubo e arame ou fio. As barras finas são denominadas de arames ou fios. Em geral a denominação de arame é para fins mecânicos e fio no caso de fins elétricos. A velocidade de trefilação pode variar conforme o equipamento e tipo de material.

5 Trefilação No século XIV, Rudolph de Nuremberg desenvolveu o primeiro equipamento mecânico industrial para trefilação. De 1850 a 1870 em razão da difusão do telégrafo e a consequente demanda por fios condutores, a trefilação teve um grande avanço. Os produtos são fios, barras, tubos e perfis diversos. Em geral, a trefilação é realizada a frio com pequenas reduções de seção por passe, diminuição da ductilidade e aumento da resistência mecânica.

6 Trefilação A qualidade superficial e dimensional do material trefilado é excelente com propriedades mecânicas controladas por meio da redução de área, tratamentos térmicos e recozimento intermediários. Os principais fatores que influenciam o processo são os esforços predominantes de compressão indireta, o atrito na fieira e a lubrificação.

7 Efeitos da Trefilação Durante a trefilação o material é submetido à ação de esforços de compressão, resultantes da reação do material metálico com as paredes da matriz, ou seja é um processo de compressão indireta. Durante esta compressão indireta ocorre o encruamento, que é o afinamento e alongamento dos grãos cristalinos do metal. Por consequência ocorre o aumento da resistência mecânica.

8 Efeitos da Trefilação As propriedades mecânicas do material aumentam durante a trefilação, porem o material perderá dutilidade e gerará tensões internas, podendo chegar a ruptura, porque quanto maior a redução de área o limite de escoamento aproxima-se da tensão de ruptura.

9 Efeitos da Trefilação Para que se possa dar continuidade a deformação por trefilação poderá haver necessidade de tratamentos térmicos, que promovem a recristalização do material e permitem novas deformações a frio.

10 Efeitos da Trefilação Durante a trefilação ocorre atrito entre fio e fieira; entre fio e volantes; entre fio e polias guias, etc... O atrito é a resistência ao movimento relativo de dois corpos em contato direto. O atrito gera aquecimento e desgaste das superfícies, devido a influência da rugosidade inerente aos materiais.

11 Efeitos da Trefilação O atrito que ocorre na interface entre os metais, quando ocorre o processo de trefilação dependem de diversos fatores, entre eles: Geometria da Fieira Propriedades do lubrificante Características do material trefilado Microestrutura dos materiais Eventuais reações químicas.

12 Efeitos da Trefilação Os esforços de trefilação podem ser decompostos em: Tensão de tração no sentido do deslocamento do material trefilado Tensões de compressão, exercidas no sentido radial, devido a reação das partes cônicas da fieira ao deslocamento do fio Tensões no sentido longitudinal devido ao atrito entre o fio e as paredes da fieira.

13 Esforços da Trefilação

14 Exemplos de deformação na trefilação

15 Ferramental para trefilação

16 Partes de uma fieira

17 Cálculo de jogos de fieiras As máquinas atuais já são fornecidas com a relação que deve ser usada entre as fieiras. Algumas máquinas variam a relação nas etapas da trefilação. Portanto, é necessário conhecer o equipamento para otimizar a produtividade com o menor desgaste possível das fieiras e dos volantes.

18 Cálculo de jogos de fieiras Também é importante verificar a corrente absorvida pela máquina, para que não seja suplantado o limite máximo dos motores. Para máquinas sem deslizamento é importante otimizar ao máximo as reduções de área, tomando cuidado para não chegar a romper o fio.

19 Cálculo do alongamento (%)

20 Cálculo de redução de área

21 Defeitos em trefilação de alumínio A trefilação pode causar defeitos no produto, porem muitas vezes a causa é a própria matéria prima. São defeitos que podem ser causados durante a fundição ou laminação.

22 Estricção Se a quebra ocorre durante a trefilação as prováveis causa serão: Lubrificação insuficiente Lubrificante sujo, viscosidade errada. Excesso de voltas no volante da trefila Sulcos nos volantes Relação de diâmetros dos volantes incorreta Jogo de fieiras com fieiras com diâmetros excessivos

23 Estricção Se o fio quebra, simplesmente, porque foi ultrapassada a resistência à tração do material, devido a uma das causas anteriores as duas pontas das extremidades quebradas,apresentam um estrangulamento perto da quebra, com aspecto irregular, conhecido como estricção.

24 Inclusões Inclusões ocorrem, normalmente durante a laminação, ou mesmo durante a fusão do metal. Estas inclusões, diminuem a resistência à tração e podem ocasionar quebras durante a trefilação. Se as quebras persistirem o melhor é trocar a alimentação

25 Inclusões As inclusões podem ser devido ao óxido de aluminio, que é arrastado da camada protetora do aluminio enquanto líquido. As inclusões podem ser de elementos de liga, tais como Manganes,Magnésio,etc...

26 Rachadura de bambú Quebras em que o fio apresenta abertura como rachadura de bambú, normalmente são devidas a problemas ocorridos na laminação do produto de alimentação. Estas falhas podem ocorrer na laminação por concentração de óxidos, ou de elementos de liga ou até mesmo cilindros desgastados ou desajustados.

27 Alinhamento do fio x fieira Se a parte cilindrica (paralelo) da fieira for muito curto ou se a redução de área for exagerada o fio de entrada poderá entrar na fieira num ângulo não apropriado, causando defeitos no fio, e até mesmo a ruptura. Outra causa de o fio entrar em ângulo não apropriado é a posição do porta fieira em relação ao volante de trefilação.

28 Alinhamento do fio x fieira A entrada do fio em ângulo não apropriado resultará numa deformação desproporcional de um dos lados do fio,podendo ocasiona a ruptura do material que está sendo trefilado. A causa pode estar em fieiras anteriores em relação à fieira onde ocorreu a quebra. O defeito é conhecido como pata de corvo ou chevron.

29 Fieira quebrada Deformações similares as anteriores podem ser causadas por defeitos na fieira. A fieira poderá apresentar superfície deteriorada, ou até mesmo estar quebrada na zona de redução, O material poderá acumular na parte quebrada da fieira e apresentar defeitos tipo pata de corvo ou chevron, confundindo a avaliação da causa.

30 Trincas internas A deformação ao longo do fio, com aspecto de trepidação poderá ser causada por redução insuficiente em uma das fieiras do jogo. A fieira esta calculada errada (com baixa redução de área) ou a fieira tem um ângulo excessivamente aberto na zona de deformação. A ruptura poderá ocorrer nas fieiras seguintes.

31 Trincas internas As pontas quebradas devem ser analisadas. Elas se apresentam, normalmente com um furo central de um dos lados e consequentemente com um cone do outro. São conhecidas como quebra tipo taçacone. Na prática, o cone aponta que a fieira defeituosa é anterior onde ocorreu a quebra.

32 Ranhuras ou dentado Quando o fio apresenta aspecto dentado, normalmente é devido ao acumulo de pó ou partículas do metal que está sendo trefilado, na entrada da fieira. Este acumulo de metal pode ser devido a: Entrada da fieira comprido e estreito, Pó excessivo no lubrificante Falta de polimento na fieira Material de entrada soltando pó.

33 Ranhuras ou dentado O pó do material que está sendo trefilado pode desprender-se e ocasionar aspecto superficial liso em alguns trechos e dentados em outros, dificultando a análise do processo. É importante verificar todas as fieiras do jogo, ainda na máquina, analisando onde ocorre a existência do pó, ou até mesmo pequenas farpas.

34 Problemas de Trefilação Os problemas de trefilação podem ocorrer ao longo de todo o processo, envolvendo: Material sendo trefilado Sistema de desbobinamento Caminho do material a ser trefilado Volantes com defeitos Jogo de fieiras incorreto Recolhimento do material

35 Problemas de Trefilação Quebras de fios Alimentação enrosca durante desbobinamento. Ranhuras nas polias onde passa o material de alimentação. Sulcos nos volantes. Lubrificação insufiente ou inadequada. Diâmetro incorreto dos volantes de trefilação. Jogo de fieiras mal calculado.

36 Problemas de Trefilação Riscos no produto Ranhuras nos volantes Ranhuras nas guias de trefilação Lubrificação insuficiente Fieira com incrustações Alimentação defeituosa

37 Problemas de Trefilação Fieiras Diâmetro incorreto Diâmetro ovalizado Polimento ruim Ângulos não condizentes com o material a ser trefilado Fieiras com anéis Eixo da pedra fora do centro em relação a carcaça da fieira Perfil da fieira incorreto Ângulo de saída muito fechado

38 Lubrificantes Na trefilação o material a ser trefilado entra em contato direto com a ferramenta de deformação. Este contato gera o atrito, que gera o desgaste da ferramenta e danos ao material a ser trefilado.

39 Lubrificantes Para aliviar os efeitos do atrito utilizase lubrificantes. A função básica do lubrificante é estar entre a superfície do material a ser trefilado e a fieira, minimizando os efeitos do atrito. Outra função do lubrificante é o de remover o calor gerado durante a trefilação.

40 Lubrificantes O lubrificante forma uma película entre os materiais. Esta película dever ser forte o suficiente para suportar o calor gerado e a pressão de trefilação. Na verdade é o lubrificante quem trefila o material.

41 Lubrificantes Os lubrificantes emulsionáveis tem sido utilizados em trefilação de fios finos e podem ser de origem vegetal ou mineral. Estes lubrificantes são excelentes removedores de calor. A vazão deve ser elevada e as fieiras devem ser controlados, frequentemente, quanto ao desgaste. Quanto a concentração, cada caso deve ser estudado para obter melhor custo/benefício.

42 Lubrificantes A escolha do lubrificante depende: Do equipamento a ser usado Do sistema de filtragem Do tipo de fieira Do diâmetro desejado Da velocidade de trefilação Do sistema de arrefecimento

43 Filtração Todo processo de trefilação gera, em maior ou menor quantidade, diminutas partículas derivadas do material que está sendo trefilado e de óxidos provenientes do mesmo. Estas partículas e/ou óxidos devem ser retirados, dentro do possível, do lubrificante.

44 Filtração Estas partículas/óxidos tendem a aumentar continuamente e podem gerar problemas, tais como: Riscos no material Desgaste prematuro das fieiras Obstrução na entrada da fieira Incrustações no produto trefilado Vida útil do lubrificante

45 Filtração É muito importante reduzir a concentração destas impurezas no lubrificante. Elas causam perdas, tais como: Redução de velocidade Aumento de quebras Vida útil do lubrificante Vida útil das fieiras Vida útil dos volantes

46 Tratamento Térmico Defeitos por tratamento térmico pode vir a ocorrer, por exemplo, se a temperatura de recozimento for muito alta os grãos podem crescer exageradamente e o material tornarse frágil, quebradiço. Para tratamentos de ligas é necessário especial atenção na temperatura e tempo, para obtenção de bons resultados

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