Apresentação do PowerPoint

Temas abordados: 

Tecnologia Mecânica 

• Corte por arrombamento 

• Forjamento 

• Hydroforming 

TECNOLOGIA MECÂNICA 

1



CORTE POR ARROMBAMENTO 

2


• Corte de chapa, varão, tubo, etc. 

• Normalmente realizado a frio 

• Espessuras máximas de 6 a 8 mm 


Corte por arrombamento 

Aplicações: 

− Carroçarias de automóveis e de 

camiões; 

− Fuselagens dos aviões; 

− Painéis das carruagens; 

− Móveis de escritório; 

− Computadores; 

− Electrodomésticos; 

− Utensílios de cozinha; 

− Discos para cunhagem de moeda; 

3


• Punção e matriz que definem os 

contornos interior do furo efectuado na 

chapa e exterior da peça, 

respectivamente; 

• Folga entre o punção e a matriz – 5% 

a 10% da espessura da chapa; 

• Processa-se por deformação plástica 

seguida de rotura 

• Devido a tensões de corte distribuídas 

ao longo da espessura, segundo o 

perímetro de corte 



τ 

j 

F 

F 

τ γ 

4

empeno 

zona de repuchamento 

rebarba 


superfície polida e brilhante 

superfície irregular 

originada pela fissuração 


CORTE POR ARROMBAMENTO CONVENCIONAL 

– Qualidade das superfícies 

Repuchamento 

Penetração 

Secção resistente 

Início da 

fissuração 

5




– Força de corte 

Cone de rotura 

Fmax = 0, 

8 σR 

Deslocamento 

ph 

h 

Força 

2/3 F max 

F max 

6




– Redução da força de corte: 

• Inclinação das arestas de corte do punção ou da matriz: 

• Decalagem de punções: 

7




• Ferramentas de corte progressivo - Na primeira fase executam-se 

os cortes interiores, enquanto que na segunda fase são feitos os cortes 

exteriores 

punções 

arco 

base 

arco 

matriz 

porta-punções 

piloto 

8

CORTE POR ARROMBAMENTO – Aplicação 

Rotor e estator de um motor 

eléctrico 



9



CORTE POR ARROMBAMENTO – Prensas mecânicas de 

excêntrico 

10

CORTE FINO ou de PRECISÃO 



• Foi desenvolvido nos anos 20 (Séc. 20) na indústria relojoeira Suíca 

• Produz peças na forma final com superfícies lisas e polidas, sem as 

irregularidades características do corte por arrombamento convencional - 

geradas sem aparecerem mecanismos de fissuração 

• As folgas variam entre 0,5~1% da espessura a cortar 

Vantagens: 

• Elevada qualidade das superfícies cortadas – Elimina a necessidade de 

se recorrer a operações de acabamento; 

• Peças planas; 

• Repetibilidade e tolerâncias dimensionais apertadas; 

• Redução significativa do choque e consequente redução do ruído e 

vibrações; 

11

CORTE FINO ou de PRECISÃO – Ferramenta 



Elementos complementares com que as ferramentas de corte fino estão 

dotadas: 

• encostadores com anéis de retenção; 

• encostador/desembainhador 

encostador com 

anel de retenção 

punção 

porta-punção 

guia do punção 

matriz 

encostador ou desembainhador 

Força máxima de corte 

= C σ p h 

Fmax f R 

C varia entre 0.9 e 1.2 

f 

Força no anel de retenção – 30% e 

50% da força máxima de corte 

Força no 

encostador/desembainhador – 10% e 

25% da força máxima de corte 

12



CORTE FINO ou de PRECISÃO – Mecanismo de corte 

13



CORTE por ARROMBAMENTO CONVENCIONAL vs. CORTE FINO 

ou de PRECISÃO 

– Morfologia e Qualidade das Superfícies 

14



CORTE FINO ou de PRECISÃO – Ferramentas progressivas 

O seu custo é superior às de corte por arrombamento convencional 

Lubrificação! 

Revestimento das ferramentas - 

TiN 

15



CORTE FINO ou de PRECISÃO – Prensas hidráulicas 

As cadencias de funcionamentos são inferiores às das prensas utilizadas no 

corte por arrombamento convencional 

Prensa Hidráulica CNC de Corte Fino 

Força Nominal: 4000 kN 

Cadência Máxima: 50 golpes/min 

16



CORTE FINO ou de PRECISÃO – Linha de produção 

automática 

Prensa Hidráulica CNC de Corte Fino 

Força Nominal: 14000 kN 

17



CORTE FINO ou de PRECISÃO – Aplicações na indústria 

automóvel 

Caixa de velocidades automática 

de um automóvel ligeiro 

Componentes utilizados na 

indústria automóvel 

18


FORJAMENTO 


19

FORJAMENTO 

• Processos tecnológicos de deformação 

plástica na massa de materiais metálicos; 

• A frio, a morno ou a quente; 

• Efectuado por forças de compressão 

aplicadas através de matrizes; 


APLICAÇÕES: 

Forjamento 

• indústria automóvel 

• indústria aeroespacial; 

• indústria militar de defesa, agrícola, mineira, 

de ferramentas manuais e de equipamentos 

industriais em geral, etc. 

20


Forjamento 

FORJAMENTO – Vantagens dos componentes forjados 

• Os forjados são produzidos a partir de pré-formas simples, geralmente sob 

a forma de varão ou barra; 

• Quase todos os metais e ligas metálicas podem ser forjados; 

• Existam poucas restrições ao tamanho dos componentes forjados 

Cubos e biela 

Projécteis 

Divisória de titânio do avião F-22 

21


Forjamento 

FORJAMENTO – Vantagens dos componentes forjados 

• Produzem-se componentes com tolerâncias apertadas; 

• Os componentes são recicláveis; 

• Assegura o fabrico de peças com excelentes propriedades mecânicas, 

nomeadamente: 

• Boa resistência mecânica; 

• Boa ductilidade; 

• Boa tenacidade 

• Boa resistência à fadiga; 

• Eficiente em termos do aproveitamento da matéria-prima e da diminuição 

dos desperdícios; 

• O controlo da sequência de fabrico assegura uma elevada taxa de 

repetitibilidade das peças forjadas; 

• Os custos de produção são em geral baixos; 

22


Forjamento 

FORJAMENTO – Classificação em função da temperatura 

de trabalho 

Temperatura 

Frio < 0.3 T fusão 

Morno 0.3 a 0.5 T fusão 

Quente > 0.6 T fusão 

23

FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA 


Forjamento 

24

FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA 


Forjamento 

• Peças com maior grau de complexidade e com tolerâncias mais apertadas 

Forjamento convencional Componentes obtidos por 

forjamento de precisão 

25

FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA 


Forjamento 

• Forjamento convencional - a quente ou a morno, para fabrico de peças com 

complexidade de forma e tolerâncias geométricas que se enquadrem nos 

padrões gerais de fabrico. 

• Forjamento de precisão - a frio ou a morno, utilizado para produzir grandes 

séries de peças na forma final ou quase final, com tolerâncias de fabrico 

mais apertadas do que as habitualmente conseguidas no forjamento 

convencional. 

Componentes da indústria 

automóvel, obtidos por 

forjamento de precisão 

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FORJAMENTO CONVENCIONAL 

Rebarba! 


Sequência de fabrico - Biela 

Forjamento 

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FORJAMENTO DE PRECISÃO 

• Sequência de fabrico de um eixo de secção variável 


Forjamento 

28

FORJAMENTO – Na indústria automóvel 


Forjamento 

• A indústria do forjamento emprega cerca de 32 mil pessoas na Europa; 

• Cerca de 50% da sua produção 

destina-se ao mercado dos veículos - 

automóveis, camiões, máquinas 

agrícolas, máquinas de movimentação 

de terras, etc.; 

• 25% à indústria aeroespacial; 

• E a parcela remanescente na indústria 

de construção metalo-mecânica em 

geral. 

• 80% da produção mundial do forjamento de precisão (exceptuando os 

Estados Unidos da América) tem por destino o automóvel 

29

FORJAMENTO – Na indústria automóvel 

Em média um automóvel ligeiro de passageiros incorpora mais de 250 

componentes forjados: 


Forjamento 

• Componentes do motor: Válvulas, árvore de cames, cambota, bielas etc. 

• Componentes da transmissão: Engrenagens cónicas, carretos, anéis 

sincronizadores, juntas, eixos, cubos de embraiagem, etc. 

• Componentes do chassis e da suspensão: Pernos, cubos da roda, braços e 

triângulos de suspensão, etc. 

• Componentes da direcção: Colunas, rótulas, barras de torsão, eixos de 

direcção, etc. 

• Êmbolos de travão 

• Componentes para os motores eléctricos: Carretos do motor de arranque, 

"driver" e "pole rotor", etc. ; 

30

FORJAMENTO – Casos de estudo 

Socket plate (prato de encaixe) 

– Processo de fabrico: Forjamento em 

matriz fechada; 

– Dimensões: 108 × 95 × 17 mm 

– Peso: 0.14 kg 

– Material: Alumínio KN432 

– Tensão de rotura: 345 MPa 

– Tensão limite de elasticidade: 215 MPa 

– Dureza (HB): 100-199 

– Operações secundárias: Maquinagem 

– Tratamento térmico: T4 

– Processo de fabrico alternativo: Fundição 

– Produção anual superior a 3 000 000 


Forjamento 

31


Dobradiça de um automóvel desportivo 

– Processo de fabrico: Forjamento em matriz 

fechada a quente; 

– Dimensões: 120 × 220 mm 

– Peso: 0.8 kg 

– Material: Alumínio AISI 7075 



– Operações secundárias: Maquinagem 

– Tratamento superficial: Revestimento com pós 

– Processo de fabrico alternativo: Fundição 

– Produção anual: 5 000 


Forjamento 

32


Braço (triângulo) de suspensão superior 

– Processo de fabrico: Forjamento a frio 

e forjamento a quente; 

– Dimensões: 241 × 1255 × 2 

– Peso: 3.73 kg 

– Material: SAE 1541 



– Operações secundárias: Mandrilagem e 

perfuração, 

– Tratamento superficial: Pintura 

– Processo de fabrico alternativo: 

Estampagem 

– Produção anual: Superior a 1 400 000 


Forjamento 

33


Olhal para macaco hidráulico agrícola 

– Processo de fabrico: Forjamento a quente; 

– Peso: 1 kg 

– Material: Aço AISI 1045 

– Operações secundárias: Mandrilagem, 

torneamento e facejamento, 


Maquinagem 

– Produção anual: Entre 10 000 e 12 000 

– Inicialmente este componente era 

produzido através de 13 operações 

diferentes de maquinagem 


Forjamento 

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Cambota para motor de alta performance V6 

– Processo de fabrico: Forjamento em 

matriz fechada a quente; 

– Comprimento: 510 mm 

– Peso: 26 kg 

– Material: Aço microligado 



– Operações secundárias: Acabamento 

por maquinagem e furação 


Fundição 


Forjamento 

35


Engrenagem 

– Processo de fabrico: Forjamento de 

precisão; 

– Dimensões (mm): φ76 a φ432 

– Peso: 3.73 kg 

– Material: Aço AISI 8620 



– Operações secundárias: Calibração e 

rectificação, 

– Tratamento térmico: Normalização; 


Forjamento da pré-forma e fresagem 

para abertura de dentes; 

– Produção anual: 5 000 a 7 000. 


Forjamento 

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Biela 

– Processo de fabrico: Forjamento em matriz 

fechada a quente sem rebarba; 

– Comprimento: 210 mm 

– Peso: 2.9 kg 

– Material: Aço E4340 

– Tensão de rotura: 1240MPa 


– Operações secundárias: Acabamento por 

maquinagem 

– Tratamento térmico: Recozimento ou 

arrefecimento controlado 


Pulverotecnologia 

– Produção anual: 2 000 000 


Forjamento 

37


HYDROFORMING 


38


Hydroforming 

HYDROFORMING - Estampagem através de elementos líquidos, 

aplica-se a : 

– CHAPA 

• Quase exclusivamente utilizada em protótipos 

– TUBOS 

• Largamente utilizada ao nível industrial 

APLICAÇÕES: 

• indústria automóvel 

• indústria aeronáutica 

39


Hydroforming 

HYDROFORMING DE CHAPA – Metade da ferramenta é substituída 

por um meio flexível. 

• Adequado à produção de pequenas ou médias séries; 

• Permite redução dos custos e tempo de produção; 

• Adequado à estampagem de componentes de forma irregular e complexa 

(não é necessário alinhamento entre os vários componentes); 

Existem dois tipos de ferramentas de Hydroforming de Chapa: 

– Contacto directo do fluido com a chapa; 

– Existência de uma membrana elástica (FLEXFORMING) - fronteira entre o 

fluido e o material. 

40


Hydroforming 

HYDROFORMING DE CHAPA através do contacto directo do fluido 

com a chapa: 

Sequência do processo: 

1. Com a prensa aberta a câmara é 

preenchida com líquido até à posição 

inicial; 

2. A chapa é colocada e pressionada pelo 

encostador, de modo a garantir a selagem 

da câmara; 

3. O processo é iniciado com o movimento do 

punção, e a sua penetração na chapa, 

aumentando a pressão do líquido na 

câmara; 

4. Após atingir a profundidade desejada a 

pressão na câmara é libertada; 

41


Hydroforming 

HYDROFORMING DE CHAPA através da utilização de um membrana 

elástica como fronteira entre o fluido e o material (FLEXFORMING): 

Fluido sob pressão Membrana 

elástica 

Zona da membrana a 

funcionar como 

encostador 

Reentrância 

Chapa 

Meia ferramenta 

rígida 

1. posicionamento 2. pressurização 3. descompressão 

Sequência do processo - posicionamento, 

pressurização e descompressão: 

1. A chapa é colocada sobre a meia 

ferramenta rígida que se encontra sobre a 

mesa da prensa; 

2. O fluido actua sobre a membrana, 

forçando-a a envolver a chapa em torno 

da meia ferramenta rígida; 

3. A pressão do fluido é elevada e uniforme 

de modo a assegurar tolerâncias de 

fabrico apertadas; 

Nota: Obtêm-se reentrâncias que seriam 

impossíveis de se obter por estampagem 

convencional. 

42

FLEXFORMING – Equipamento 

Tempos de ciclo: 1 a 3 min. 

Pressões máx: 140 MPa 

Espessura: 0,1 a 16 mm 


Hydroforming 

1- Mesa móvel para ferramentas 6- Intensificador de pressão 11- Enrolador da borracha de “desgaste” 

2- Pré-tensionado com quilómetros de fio 

de aço enrolado 

3- Sistema de pressão de fios enrolados 

móvel 

4- Mesa da prensa com a unidade da “fluid 

cell” 

5- Tubulação de enchimento de alta 

pressão 

7- Equipamento hidráulico 12- Painel de controle do operador 

8- Cabine isoladora do som 13- Estação de carregamento da mesa 

9- Compartimento de controle eléctrico 14- Entrada de óleo 

10- Centro de controle do motor 

43

HYDROFORMING DE CHAPA 

Vantagens 


Hydroforming 

• A obtenção de profundidades de estampagem superiores, com melhor 

distribuição de extensões, comparativamente com a estampagem 

convencional; 

• A estampagem de formas complexas em apenas uma operação; 

• A redução dos custos das ferramentas, pelo facto de apenas ser utilizado 

um componente rígido de materiais económicos; 

• Obtenção de excelente acabamento superficial da chapa que está em 

contacto com o meio líquido. 

Desvantagens 

• Tempos de ciclo elevados → protótipos ou pequenas séries 

44

APLICAÇÕES 


Hydroforming 

Projecto ULSAB – UltraLight Steel Auto Body - Consórcio foi composto por 

fabricantes de aço de todo o mundo e a Porsche Engineering Services, Inc. para 

fazer frente à crescente utilização de ligas de alumínio na indústria automóvel. 

Objectivo: Reduzir o peso da estrutura automóvel, feita de aço, mantendo o seu 

desempenho e acessibilidade → 25% de redução do peso 

45


Hydroforming 

SHEET HYDROFORMING – Aplicações para a indústria 

automóvel 

46


Hydroforming 

SHEET HYDROFORMING – Aplicações para a indústria 

automóvel 

47

TUBE HYDROFORMING 

• Expansão tubular de tubos metálicos, 

através utilização de um fluido 

pressurizado injectado para o interior do 

tubo; 

• A pressão é suficientemente elevada 

para que o tubo se deforme plasticamente 

e se ajuste à cavidade da matriz; 

• Pré-formas tubulares (dobradas ou 

não). 

Características das peças: 

• Elevada tensão de cedência; 

• Elevada rigidez; 

• Peso optimizado; 

• Rigor geométrico. 


Hydroforming 

48

TUBE HYDROFORMING – Sequência do processo 


Hydroforming 

A pré-forma tubular, dobrada ou 

não, é colocada no interior da 

ferramenta, sob a matriz (que define 

o contorno da peça a obter); 

As matrizes são fechadas e o 

interior do tubo é enchido com o 

fluido pressurizador. São utilizados 

dispositivos de selagem para evitar 

perdas de pressão. A pressão é 

aumentada até ao valor pretendido; 

49



Hydroforming 

Movimento dos cilindros axiais, 

regulação da pressão do fluido: o 

material sofre expansão, os punções 

de selagem comprimem as 

extremidades do tubo e o material 

escoa no interior das matrizes; 

Abertura da prensa e extracção do 

componente final; 

50



Hydroforming 

51

TUBE HYDROFORMING – Pressões 

• “Low Pressure Hydroforming – LPH” - Pressões até 35 MPa. 


Hydroforming 

• “High Pressure Hydroforming - HPH” - (maioria das aplicações 

automóveis) - 105 a 210 MPa. Poderão existir aplicações com cerca de 690 

MPa. 

• “Pressure Sequence Hydroforming – PSH” - Neste processo a pressão é 

aumentada progressivamente à medida que se fecha a matriz, contribuindo 

para uma redução do atrito entre as paredes do tubo e da matriz. No final 

quando a matriz já se encontra fechada é aplicada uma pressão mais 

elevada para definir melhor as arestas da peça e anular a recuperação 

elástica. 

52

TUBE HYDROFORMING 

VANTAGENS: 

• Rácio integridade estrutural/peso das peças 

• Precisão dimensional e repetibilidade do processo 

• Integração de operações: 


o Redução do número de componentes e peso 

o Redução da quantidade de matéria-prima e sucata 

o Melhoria da resistência mecânica e da rigidez 

o Menor número de ferramentas => Menor custo 

DESVANTAGENS: 

• Elevado tempo de ciclo (20 s) 

• Elevado custo dos equipamentos 

Hydroforming 

• Pouco conhecimento do processo por ser uma tecnologia recente 

53


Hydroforming 

TUBE HYDROFORMING – Operações subsequentes de furação 

Executadas na matriz de hydroforming 

A operação de furação (Hydro 

Piercing) pode ser realizada de 

diversas formas: 

- cavidade na matriz; 

- saliência na matriz; 

- extracção do rombo; 

- sem extracção do rombo. 

54

TUBE HYDROFORMING - Aplicações 

A. Componente estrutural do tejadilho 

B. Suporte para o painel de instrumentos 

C. Suporte de radiador 


Hydroforming 

D. Corpo de apoio do motor 

E. Componente estrutural 

F. Componente estrutural lateral 

55

Chassis de 

Arquitectura “Spaceframe” 


Audi Space Frame 

ASF – A8 (1994) 

Volvo 

Maio de 2001 

Hydroforming 

ASF – A2 

(2000) 

56

TUBE HYDROFORMING – Equipamento 


Hydroforming 

Linha completamente automatizada de 

produção de suportes de motor - Adam 

Opel AG 

Cadência - 1 milhão de Peças/Ano 

Etapas: 

1.Dobragem do tubo 

2.Verificação a laser de fendas na dobragem 

3.Pré-Forma 

4.Na prensa de hydroforming – 2000 kN 

5.Hydroforming e Hydropiercing (22 furos) 

6.Fc = 35.000 kN 

7.P = 1500 bar – 150 MPa 

8.Maquinagem das extremidades do tubo 

9.Lavagem e secagem 

10.Transferência para armazém 

57

TUBE HYDROFORMING – Equipamento 

Suporte de radiador 

Vari-Form (350.000 Peças/Ano) 

Alimentação manual das peças após 

dobragem 


Hydroforming 

58

TUBE HYDROFORMING – Casos de estudo 

Diversos tubos do sistema 

de escape 

Corpo do Assento dos Passageiros 

Porsche Boxter 


Hydroforming 

Suporte de radiador (Dodge Ram Pickup) 

Suporte de motor 

59

TUBE HYDROFORMING – Casos de estudo 


Hydroforming 

Componentes do motor Componentes estruturais 

Opel Corsa, 2002 

Honda Civic, 2002 

Lancia Thesis, 2002 

MG ZT, 2002 

Opel Astra, 2002 

Rover 75, 2002 

BMW Mini, 2002 Ford Mondeo, 2002 

BMW 3 series, 2002 

Audi A2, 2002 

Suspensão 

Chrylser PT 

Cruiser, 2002 

Dodge Dakota, 2003 

Jeep Grand 

Cherokee, 2003 

Jaguar S Type, 2003 

Jaguar XJ Type, 2003 

Dodge, 2003 

60

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