Natal Pasqualetti Neto*

 

 

Existem muitos tipos de prensas, para diferentes aplicações. Eu, em particular, trabalho há 40 anos com prensas para estampagem: prensas mecânicas, prensas hidráulicas e servoprensas.

 

Meu objetivo aqui é mostrar que, para cada aplicação, as características construtivas da prensa mudam totalmente. Como referência vou adotar o processo de forjamento.

 

O processo de forjamento é uma das operações de conformação de metais mais antigas. No início era um trabalho artesanal, feito com ferramentas simples como martelo e bigorna. 

 

 

Este processo inicial é conhecido como conformação por martelamento, e com o passar do tempo passou a ser realizado com o uso de máquinas para a produção industrial.

 

Nas prensas de forjamento por martelamento, o martelo da máquina desce em alta velocidade, de uma altura de 1 metro a 3,5 metros.

 

 

Observem que esta situação é completamente diferente do processo de estampagem. Na estampagem é requerida uma descida do martelo com velocidade controlada, sobretudo nas operações que envolvam repuxo.

 

Temos vários tipos de prensas para o forjamento de peças como, por exemplo, prensas pneumáticas, prensas de fricção com acionamento por fuso, prensas mecânicas e prensas hidráulicas.

 

 

Além do processo de forjamento por martelamento, temos também o forjamento com o uso de matriz.

 

As matrizes utilizadas no forjamento podem ser abertas ou fechadas.

 

• Matriz aberta – é utilizada para a fabricação de peças com formato simples e com grandes dimensões, para produção em pequena escala;

 

• Matriz fechada – é utilizada para a fabricação de peças com formato definido e grande escala de produção. Normalmente, a ferramenta fechada tem mais de uma estação, pois comumente não é possível forjar em uma única etapa.

 

 

Características das prensas de forjamento em comparação com as das prensas de estampagem.

 

 

Força

 

A força envolvida no processo de forjamento é bem maior do que a na estampagem.

 

Nas prensas mecânicas para forjamento, podemos ter máquinas com força de 80.000 kN (8.000 ton), enquanto para a estampagem, as maiores prensas têm força em torno de 25.000 kN (2.500 ton).

 

Já nas prensas hidráulicas para forjamento, podemos ter máquinas com força de 800 MN (80.000 ton)

 

 

Energia

 

A energia para o forjamento é bem maior que para a estampagem. Na prensa mecânica fica bem evidente essa diferença ao observar o volante. O volante de uma prensa para forjamento é bem maior do que o de uma prensa para estampagem.

 

 

Estrutura

 

A estrutura da prensa para forjamento tem que ser bem reforçada para suportar as solicitações. De forma geral, a área útil da mesa é pequena quando comparada com a das prensas para estampagem, e isso implica uma menor deflexão da mesa e menor carga excêntrica quando a carga estiver fora de centro. É importante estabelecer o correto dimensionamento da estrutura da prensa de acordo com as características das ferramentas e com a qualidade a ser obtida.

 

Um ponto importante a ser considerado é o problema da “fluência” do aço devido à temperatura. Lembrando que o dimensionamento de uma estrutura é feito considerando o regime elástico do aço.

 

 

No regime elástico, o aço se deforma com a aplicação da carga. Mas, ao ser retirada a carga, o aço retorna à sua dimensão original. Tudo isso é válido para baixas temperaturas. Sob altas temperaturas temos a fluência do aço.

 

Fluência: comportamento dos materiais metálicos de sofrerem deformações plásticas quando trabalhando em condições de altas temperaturas por longo período, mesmo com tensão inferior ao limite de escoamento. Os casos mais críticos de fluência são as turbinas de jato e os geradores a vapor.

 

Outro ponto que deve ser levado em consideração é o fato de que os aços ao carbono são aplicados a temperaturas de até 425 °C.

 

Desta forma, o material da estrutura de uma prensa para forjamento tem que suportar a temperatura de trabalho da máquina.

 

 

Mecanismo de acionamento

 

Devido à elevada carga transferida do eixo excêntrico para o martelo, em uma prensa mecânica de forjamento a biela convencional é substituída por uma conexão mais rígida com o martelo. Ver exemplo na ilustração mostrada abaixo.

 

 

Como pudemos ver, em função da aplicação, existe uma série de particularidades a serem consideradas em uma variedade muito grande de tipos de prensas. Antes de adquirir uma prensa é muito importante fazer um estudo sobre as ferramentas a serem utilizadas, e a qualidade de peças a ser obtida.

 

 

 

 

 

 

*Natal Pasqualetti Neto é engenheiro mecânico pós-graduado em Automação Industrial pelo Centro Universitário FEI (São Bernardo do Campo, SP). Sócio Proprietário da NATAL Treinamento e Consultoria – www.natal.eng.br.

Blog do Natal Tudo sobre prensas

---