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As novas tecnologias apresentadas durante o 28º Senafor
A 28° edição do Senafor destacou de forma fundamental os avanços nos processos de forjamento, estampagem e conformação como diferenciais na obtenção de produtos com alto valor agregado
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O Centro Brasileiro de Inovação em Conformação Mecânica – CBCM – em conjunto com o Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e o SINDFORJA – Sindicato Nacional da Indústria de Forjaria – promoveram nos dias 8, 9 e 10 de outubro, o 28º SENAFOR, que compõe a 12ª Conferência Internacional de Forjamento e a 11ª Conferência Nacional de Conformação de Chapas. Ambos eventos foram realizado em Porto Alegre, RS, no Hotel SESC Campestre, e reuniu mais de 300 participantes, incluindo a presença de sete países: Alemanha, Portugal, Argentina, Inglaterra, EUA, França e Itália.
O principal objetivo desta evento foi promover debates sobre as mais novas tecnologias de forjamento e contou com a presença de renomados pesquisadores internacionais. A conferência foi aberta pelo Professor Dr. Lírio Schaeffer, presidente da comissão organizadora. Na solenidade, ele destacou a importância da conformação para diversos setores da nossa vida, bem como para o Brasil, já que o País é conhecido como um dos maiores exportadores de matéria-prima (minérios) do mundo, e não de produtos manufaturados, com grande valor agregado.
Por último enfatizou o crescimento e importância da indústria automobilística no Brasil. “O Senafor reuniu muitas informações sobre equipamentos, processos e prestação de serviços, como por exemplo, otimização de processos através da simulação computacional, novas tecnologia etc”, declarou Schaeffer. Também foram realizadas visitas técnicas às indústrias, no dia 8, sendo a Mundial S.A e a Dana, em Gravataí, Favorit Aços Especiais e THF, em Cachoeirinha, todas em RS.
Aconteceram diversas palestras técnicas durante todo o evento, marcado por muitos encontros entre profissionais e empresas, que tiveram oportunidade de expor produtos e serviços relacionados ao forjamento e áreas afins, além de divulgar suas marcas em um show room, conforme imagens abaixo.
Joaquim Guilherme Bauer – Diretor Executivo da Gerdau Aços Longos Especiais
Tema: Gerdau no mercado de aços longos especiais
O profissional abordou a evolução da Gerdau no mercado de aços longos especiais, no qual atua com aços para construção mecânica, ferramentas, inoxidáveis, cilindros para laminação e peças fundidas e forjadas. Bauer contou todo o processo de desenvolvimento da empresa, desde quando entrou no mercado de aços especiais em 1992, com a compra da antiga Aços Finos Piratini, por meio do Programa Nacional de Privatização. Na ocasião, a usina tinha capacidade de produção de aproximadamente 100 mil toneladas ao ano. Após sucessivos investimentos, em 2005, a usina atingiu a capacidade de 500 mil toneladas ao ano.
Em novembro de 2005, a Gerdau adquiriu 40% da Sidenor, na Espanha, que possui capacidade de 1,2 mil toneladas ao ano de aços longos especiais. Em abril desse ano, a Gerdau adquiriu a MacSteel, nos Estados Unidos, com capacidade de 1,1 mil toneladas ao ano. Também em 2008, no mês de junho, a Gerdau assumiu o controle da Aços Villares, com 800 mil toneladas ao ano de capacidade.
Com essas aquisições, a Gerdau passou a operar com quatro unidades siderúrgicas focadas em aços longos especiais no Brasil, cinco na Espanha e três nos Estados Unidos. A capacidade de produção dessas plantas direcionadas em aços especiais, somada às capacidades de plantas não focadas, somam a capacidade de produção de cerca de 4 milhões de toneladas ao ano de aços longos especiais, tornando-se, assim, o segundo maior produtor mundial.
Rafael Agnelli Mesquita – Villares Metals S.A
Tema: Aplicação do aço VHSUPER em matrizes de forjamento
Os aços ferramenta para trabalho a quente são, principalmente, empregados em processos de conformação a quente de metais, em especial em matrizes de forjamento, extrusão e fundição sob pressão. Em tais aplicações, a resistência a quente do aço ferramenta é essencial, retardando alguma falhas por desgaste e deformação plástica a quente.
Neste sentido, o engenheiro apresentou um trabalho que descreveu o desenvolvimento de um novo aço ferramenta, com melhoria desta propriedade, bem como suas aplicações, denominado VHSUPER . Agnelli abordou seus conceitos e fez comparativos aos aços convencionais: H11, H13 e Dievar – chamado de H11 mod –, 2365 e 2367. Também deu exemplo de casos de aplicação, mostrando ganhos de aproximadamente 50% de vida útil. Esse aumento de durabilidade nas ferramentas, moldes e matrizes utilizadas em trabalho a quente, tem como motivação a redução dos custos de ferramental e redução dos tempos de set-up.
Após vários testes e estudos, verificou-se que o VHSUPER teve como principal melhoria o aumento na resistência a quente, desta forma, os novos materiais mostraram-se importantes alternativas para ferramentas utilizadas em conformação a quente de metais. O novo aço apresentou-se adequado para aplicações típica de conformação a quente, como forjamento, fundição sob pressão e extrusão.
Modificou-se, especialmente, os teores de Mo, CR, Si e P, corridas em escala piloto foram produzidas e caracterizadas. Após a definição da melhor composição química, corridas industriais foram produzidas e testes de campos realizados. O ensaio de resistência à perda em dureza mostrou que o novo aço possui resistência ao revenido significativamente superior aos aços tradicionais. A principal causa é o aumento no teor de Mo, formador de carbonetos estáveis no endurecimento secundário. Apesar dessa melhoria, a tenacidade não foi prejudicada, como confirmado nos ensaios de impacto.
Zwez. R – Zwez-Chemie Gmbh (Alemanha)
Tema 1: Novas tecnologias para a produção e prensa de arames fosfatizados
Nesta palestra, o senhor Zwez falou-se sobre a necessidade de que os arames destinados à prensas horizontais - sejam de parafusos, porcas ou peças especiais – precisam obrigatoriamente de arames cada vez melhor fosfatizados, para que haja uma lubrificação adequada em vários estágios de produção. Isso não ocorre atualmente no Brasil, porque a dedicação das siderúrgicas para lubrificante de arames não é tão avançada, por não terem um valor agregado em lubrificação adequada.
Tema 2: Novos lubrificantes para a conformação a frio, a partir da barra
Na segunda palestra, o senhor Zwez fez-se um alerta para a necessidade de novos lubrificantes para a conformação a frio de peças, partindo geralmente de tarugos – estes podem ser produzidos por corte de barras e também por corte e deformação em prensas horizontais. No entanto, o processo produtivo começa em tarugos e estes requerem uma lubrificação cada vez mais sofisticadas para permitir uma deformação de peças cada vez mais agressivas. Quanto mais agressiva for a deformação, seja ela a frio, morno ou a quente, melhor precisa ser a lubrificação dos tarugos. Do contrário haverá uma limitação da tecnologia.
Cesar Konrath - Ciser
Tema: O Forjamento a frio como processo alternativo para peças e componentes fabricados por usinagem
A cada ano o forjamento a frio ganha destaque como rota alternativa para fabricação de peças e componentes, até então obtidos pelos processos de usinagem. Alta produtividade, redução das perdas de matéria-prima e aumento da resistência mecânica são algumas das vantagens destacadas com a utilização do processo de forjamento a frio.
Neste trabalho foi apresentado um exemplo onde o processo de fabricação de um prisioneiro metálico, fabricado em aço de baixo carbono e obtido pelo processo de usinagem foi substituído pelo processo de forjamento a frio. Para auxiliar na definição da seqüência do processo de forjamento a frio, utilizou-se a simulação numérica por elementos finitos, através do software Eesy-2-form. Os softwares de simulação permitem que os usuários definam seqüências e parâmetros de processos e simulem o comportamento do material durante o forjamento, realizando um try-out virtual.
A simulação permitiu, além de estudar o fluxo do material no momento do forjamento (imprescindível para garantir o perfil semi-esférico da cabeça do componente), a verificação e análise das tensões atuantes que poderiam comprometer o desempenho das ferramentas em serviço. Como resultado, tendo em vista a redução da perda de material e o aumento na razão de produção, os custos inerentes à fabricação do componente pelo processo de forjamento a frio foram reduzidos em aproximadamente 30% de fabricação atual, por usinagem.
João Batista Graef – SouthWind International
Tema: A nova geração de prensas multi-estágios para produção de peças complexas por conformação a frio
A palestra apresentou um resumo das novas tecnologias a serem utilizadas nos próximos anos nas máquinas (prensas horizontais) para conformação a frio de parafusos, porcas e peças especiais; as quais constituem uma quebra de paradigma na concepção mecânica convencional deste tipo de máquina, que permanecia inalterada e basicamente a mesma desde meados do século XX, quando fora criadas as primeiras conformadoras progressivas a frio para parafusos.
Entre os principais tópicos da palestra, foi destacado o novo conceito de acionamento dos diversos mecanismos das máquinas conformadoras, por meio de sistemas de motores de torque, servo-acionamentos do tipo servoatuadores lineares e servo motores. Isso tudo aumenta de forma significativa a precisão e a velocidade dos movimentos da máquina em produção e em substituição aos antigos sistemas mecânicos de transmissão de força e movimento empregados no passado (utilizados até hoje).
Falou-se ainda do novo sistema de corte de impacto de alta velocidade com deformação e variação de peso quase nula do blank cisalhado pela faca de corte, que proporciona enormes vantagens na conformação a frio de peças net-shape e near-net-shape. A novidade ficou por conta da apresentação das novas tecnologias com o emprego de sistemas servo assistidos, a serem utilizadas nas novas gerações de prensas horizontais multi-estágio para conformação a frio, nos próximos anos.
Este tema já foi objeto de publicação na Revista do Parafuso, Junho/Julho 2008, p. 23-29. Para Graef, o Senafor transformou-se no mais importante compromisso anual de encontro dos técnicos das empresas do setor, principalmente por proporcionar a oportunidade para a divulgação das novas tecnologias nas áreas de conformação a frio e a quente, além de uma valiosa troca de experiências entre as empresas.
Professor Dr. Sergio Tonini Button – Unicamp
Tema: Sistema especialista para o planejamento do forjamento a quente de precisão
O professor Button falou sobre um sistema especialista semi-automático para auxiliar projetistas de ferramentas e processos para o forjamento a quente de precisão. Apresentou um pouco da história dos sistemas especializados, os objetivos e justificativas para desenvolvê-los. “Descrevi os processos de forjamento de precisão a quente e detalhei o sistema que nós desenvolvemos, apresentando os diversos critérios utilizados e os passos necessários para usá-lo. Finalizei com os resultados atingidos, utilizando-se dos sistemas que são básicos para a redução considerável do tempo de projeto e a quase eliminação dos possíveis erros”, contou.
A novidade ficou por conta da possibilidade de se ter um sistema informatizado acessível, tanto em termos de custos como de disponibilidade tecnológica que pode reduzir sensivelmente o tempo de projeto e minimizar os erros comuns nesse tipo de atividade, que hoje é basicamente fundamentada na experiência dos projetistas. O professor Button também falou de um projeto de pesquisa com método e resultados sobre “Proposta para Formação de um Grupo Brasileiro para Estudo do Forjamento a Frio”. O objetivo foi mostrar aos participantes do Senafor, que um grupo de pesquisadores no Brasil, apoiados pelo Prof. Tekaya na Alemanha, está iniciando as atividades para formar o Grupo Brasileiro de Forjamento a Frio, que será uma seção do International Cold Forging Group, existente há 41 anos.
O principal objetivo é organizar as informações disponíveis sobre forjamento a frio e agregar profissionais das indústrias, centros de pesquisas e universidades, promovendo encontros nacionais e cursos de treinamento para o aperfeiçoamento dos profissionais que atuam nessa área da fabricação mecânica. “A importância do Senafor nesse caso, é de ser o único evento de caráter nacional que nos permite atingir um grande número de interessados nessa área”, conclui Button.
Alberto Moreira Guerreiro Brito – LdTM / UFRGS
Tema: Utilização de diferentes modelos de atrito na simulação numérica do forjamento a frio de ligas de alumínio
Neste trabalho, foram apresentadas as definições dos principais modelos de descrição do atrito utilizados em conformação mecânica e dois métodos experimentais para a determinação do mesmo. Os métodos experimentais são os ensaios de compressão do anel plano e do tubo cônico. O programa IFORM 2D é utilizado para calibração dos valores obtidos experimentalmente, visando a utilização em sistemas de simulação numérica dos processos de forjamento. O material utilizado foi uma liga de alumínio ABNT 6061 em três diferentes condições de tratamentos térmicos.
Brito explicou os diferentes modelos de atrito utilizados para calibrar o valor do mesmo para uma liga de alumínio ABNT 6061. O objetivo foi diminuir a utilização dos valores determinados no desenvolvimento de processos de forjamento a frio de ligas de alumínio utilizando sistemas de simulação numérica.
Arjaan Buijk – Simufact Americas LLC (EUA/ Alemanha)
Tema: Integração de volumes finitos e elementos finitos no software Simufact.forming
A Simufact Engineering GmbH é uma empresa sediada em Hamburgo, Alemanha, e dedicada ao desenvolvimento de software de simulação de processos de manufatura. Esse tipo de software permite que projetistas e engenheiros de processos criem modelos virtuais no computador que representam com grande fidelidade as diversas etapas de processos reais.
Na palestra, Buijk falou sobre a integração inédita de dois métodos numéricos de simulação conhecidos como “Método dos Elementos Finitos” (FE) e “Método de Volume Finitos” (FV), em um único e novo produto, chamado Simufact.forming – indicado para a simulação de quaisquer processos de forjamento (quente, frio e morno) bem como outros processos que envolvam grandes deformações do material, tais como extrusão e laminação. Ele destacou algumas capacidades importantes do software através de três exemplos: a)Forjamento a Quente (hot forging of a drawing lug) mostrando a formação indesejada de uma dobra e a solução para a eliminação do defeito, b) Forjameto a Frio (cold forging of a location pin) destacando a capacidade do software em simular processos multi-estágio e de alternar automaticamente de um modelo 2D para um modelo 3D entre estágios etc) Tensões atuantes sobre a própria prensa durante o forjamento (Hammer stresses). Durante a palestra foi enfatizada a possibilidade de combinar os dois métodos numéricos (FE e FV) acima em um único processo de simulação, o que permite às forjarias simular quaisquer processos do começo ao fim dentro de uma pequena quantidade de tempo de CPU. “Agora é possível aplicar o método numérico mais adequado aos diferentes estágios de um processo multiestágio. Isto não era possível antes”, comentou.
Segundo Buijk, com o Simufact.forming é possível, por exemplo, começar com uma simulação usando um modelo 2D baseado no método FE para o estágio 1, simular o segundo estágio usando um modelo 3D também baseado no método FE e finalizar a simulação do terceiro estágio, usando um modelo também 3D mas baseado no método FV.
Buijk enxerga o Senafor como uma oportunidade de manter contato com as universidades, a exemplo da UGRGS – Universidade Federal do Rio Grande do Sul – e com indústrias no Brasil e outros países. “Durante a conferência, anunciamos a abertura de nosso escritório em São Paulo, que foi muito bem recebida. Também aproveitamos para reforçar a nossa parceria com a UFRGS, que tem utilizando o nosso software como ferramenta de apoio em atividades de ensino e de pesquisa”, declarou.
Pedro Schmitt – Açospeças
Tema: Diamante tipo carbono
Pedro Schmidt abordou o tema “DLC (Diamonds Like Carbon), um coating a base de carbono. “Mesmo o DLC sendo bastante antigo, só agora está sendo estudado com maior profundidade”, salientou o palestrante, que além de um breve histórico, comentou sobre os meios de produção e a experiência prática que a Açopeças possui neste assunto. “O nosso objetivo é forjar peças complexas sem os lubrificantes usados atualmente”, completou Schmidt.
A Açopeças já forja, de forma experimental, peças com alto grau de deformação sem a habitual fosfatização. Segundo o diretor, o que dificulta a conformação é sempre o alto atrito.
Com o DLC, o atrito diminuiu de 5 a 10 vezes, comparado com os coatings atuais a base de nitretos e corbonetos de cromo e titânio. “Experimentamos este coating em ferramentas laminadoras de rosca interna, com resultados surpreendentes com relação ao atrito. A camada é muito fina; são microns, mas extremamente duro”.
Schmidt mostrou as mesmas peças forjadas a frio de três maneiras: fosfatizadas e a ferramenta com coating de carbonitreto e titânio; peças fosfatizadas e ferramentas com coating de DLC; e peças simplesmente granalhadas e forjadas, sem fosfato, e a ferramenta com coating de DLC. “Participo do Senafor praticamente desde o início. Por aqui já passaram os mais renomados nomes da conformação a frio da Europa, Japão e USA. O número de participantes é muito bom e estão aparecendo trabalhos de nível internacional. Sem sombra de dúvidas, é um dos Congressos de Forjamento a Frio mais importantes do mundo”, elogiou Schmidt.
O palestrante faz uma ressalva que o Senafor tem divulgado internacionalmente o Brasil e seus profissionais. “Recentemente, em conversa com o Dr. Rolf Geiger, expresidente da Krupp Presta e diretor técnico do Grupo Thiessen Krupp, perguntou-me sobre o Congresso”, exemplificou. E ainda comentou que nos anos 81/82, existia uma dificuldade muito grande à respeito de tecnologia e equipamento para o forjamento a frio, havia uma proibição de importação de equipamentos e tecnologia. “Por isso, o vice-presidente do Grupo Albarus, Prof. Paulo Nelson Regner, resolveu, fazer o Congresso. Logo em seguida, entrou a UFRGS, com o Prof. Dr Lírio Schaefer, que passou a dirigir o mesmo”, lembrou. “O objetivo era desenvolver a tecnologia do Forjamento a frio e isso conseguimos”, encerrou.
Carlos Augusto Silva de Oliveira – UFSC
Tema 1: Desenvolvimento de nova rota de processamento por conformação a frio para refino de grãos de aços C-Mn e ARBL
Oliveira apresentou dois trabalhos: “Efeito de revestimentos superficiais na resistência ao desgaste de matrizes para fabricação de parafusos” e “Efeito do refino de grão na resistência e na estampabilidade de aços microligados ao Nb, Nb-Ti e C-Mn conformados a frio”. No primeiro assunto, Oliveira dissertou que a produção de aços com granulação mais fina é uma das formas de se aumentar a resistência mecânica e a tenacidade. Na laminação de tiras a frio, pode-se refinar o grão ferrítico pelo aumento dos sítios para nucleação ou pela redução da taxa de crescimento dos grãos no recozimento após a laminação. Neste trabalho estudou-se, laboratorialmente, o efeito de variáveis de processo no refino de grãos ferríticos. Os materiais estudados foram tiras de aço C-Mn e microligados ao Nb e Nb–Ti.
Diferentes rotas de processamento foram reproduzidas em laboratório. Entre as rotas estudadas, uma simulou os parâmetros utilizados pela indústria atualmente, e as outras envolveram processos de têmpera, revenido, conformação a frio e recozimento. Os resultados gerados em laboratório foram analisados comparando-se a rota tradicional com as novas rotas sugeridas. Para o aço C-Mn, por exemplo, o tamanho de grão obtido na simulação do processamento industrial foi de 7,7 μm e na rota mais eficaz, quanto ao refino, foi de 5,2 μm. A melhor simulação em laboratório apresentou redução do tamanho de grão de 43%, de 6,4 para 3,7 μm. Nos aços ARBL (alta resistência baixa liga) o tamanho médio obtido foi de 3,65 μm. “Neste item, apresentei o efeito de tratamentos térmicos de têmpera intercrítica associada com deformação a frio no refino de grãos ferríticos de aços”, explicou Oliveira.
Tema 2: Análise do Desgaste da Ferramenta de Conformação Mecânica a Frio Revestidas Superficialmente
O segundo estudo teve por objetivo principal, comparar o efeito do tratamento de nitretação por plasma e do revestimento de carbonitreto de titânio na resistência ao desgaste de três matrizes de conformação mecânica (extrusão) de elementos especiais de fixação para a indústria automotiva. Através deste objetivo verificou-se o atrito de elementos interfaciais entre as superfícies da matéria-prima e da matriz, encontrando a respectiva taxa de desgaste por abrasão.
Foram utilizadas três condições diferentes para uma matriz de aço ferramenta para trabalho a frio de alta tenacidade VF 800AT. Somente temperada e revenida (condição padrão para comparação); nitretada a plasma e com carbonitreto de titânio por processo P.V.D. A microestrutura foi avaliada através de metalografia óptica e eletrônica de varredura, e o desgaste foi controlado por teste conforme norma ASTM G65 e carta de Controle Estatístico de Processo – C.E.P.
As ferramentas tratadas superficialmente apresentaram melhor comportamento do que sem tratamento. As ferramentas nitretadas a plasma (com camada branca bastante reduzida) apresentaram menor resistência ao desgaste (maior taxa de desgaste) quando comparados com as revestidas por carbonitreto de titânio. Isto foi atribuído a excelente dureza do carbonitreto de titânio, juntamente com sua boa aderência. “Neste tema, revelei o efeito dos tratamentos superficiais no aumento da vida de ferramentas para conformação a frio e a boa correlação entre ensaios laboratoriais de desgaste e a vida da ferramenta”, encerrou.
Jackson F. Dal Comuni – Ciser
Tema: Influência do encruamento nas propriedades mecânicas de arames trefilados utilizados para forjamento a frio.
O objetivo desta palestra foi mostrar o efeito do encruamento obtido através de diferentes graus de trefilação no tratamento térmico de esferoidização de arames de aço com baixo teor de carbono, utilizados para forjamento a frio de parafusos. Para o forjamento a frio de parafusos com maior complexidade geométrica, o tratamento térmico de esferoidização da matéria-prima é fundamental para a obtenção de arames com baixos níveis de dureza, consequentemente, resistência mecânica, buscando um menor gasto de energia para deformação plástica. Quanto maior o nível de encruamento prévio ao tratamento térmico de esferoidização, menor o tempo para recristalização. O controle do tamanho de grão para peças forjadas a frio também é muito importante, pois caso o tamanho do grão seja grande, podem surgir nas peças forjadas defeitos superficiais conhecidos como “casca de laranja”.
O aparecimento deste defeito está associado à deformação plástica dos cristais que se acentuam para grãos maiores. Peças forjadas com esse defeito apresentam, normalmente, apenas problemas de aparência, com pouco reflexo de resistência mecânica. Este trabalho apresentou o estudo de um parafuso utilizado na fixação de guard-rails em rodovias, onde a mudança de nível de encruamento da matéria-prima proporcionou um incremento significativo na qualidade do produto final e no rendimento de ferramentas utilizadas no processo de fabricação, tendo em vista a maior efetividade do tratamento térmico de esferoidização.
Lionel Bric – Transvalor (França)
Tema: Referência em simulação digital 2D e 3D para conformação de metais
A empresa é uma sociedade anônima, fundada em 1984, com sede em Sophia Antipolis, Cote d’Azur, na França. É especializada no desenvolvimento de programas de simulação para a conformação de materiais e possui certificação ISO 9001. Apresentou suas áreas de aplicação no setor automobilístico, aeronáutica e militar, conformação a frio, torneiras e forjamento livre. Falou sobre o Forge2008, um software de simulação digital 2D e 3D para processos a frio, a morno e a quente, com um banco de dados completo e de fácil utilização, e interface direta com os formatos comuns dos sistemas CAO – facilidade de visualização de defeitos em peças. As aplicações do Forge2008 estão ligadas ao cisalhamento, laminação, forjamento, rebarbagem, têmpera, além de trabalhar a retirada de rebite, movimentos das ferramentas, regime térmico estacionário e cálculo de tensões. Suas aplicações específicas e novidades são o aprisionamento de ar e lubrificante, detecção de redobra, cálculo de estrutura, cadeia de operações e “cluster linux (Suse)”.
De acordo com Sophie Kouyoumdjian, o software Forge2008 permite simular a totalidade do processo,desde o corte até o resfriamento e otimiza a vida útil das ferramentas.
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