Dando continuidade à série de artigos sobre “O processo de forjamento a frio na ETMA”, depois de termos abordado em que consiste este processo e os seus principais aspetos tecnológicos, solicitamos ao Eng.º Miguel Queirós, técnico comercial da ETMA, um breve artigo sobre a temática “Projeto e Fabrico de Ferramentas no Forjamento a Frio”.
PROJETO E FABRICO DE FERRAMENTAS NO PROCESSO DE FORJAMENTO A FRIO
A estratégia da ETMA em desenvolver e fabricar as suas próprias ferramentas, nos mais diversos processos produtivos, tem permitido à empresa acompanhar as evoluções de mercado, seja em termos de exigências de qualidade, seja em termos de cumprimento de prazos.
Na ETMA, o projeto de ferramentas para forjamento a frio tem um procedimento sequencial bem definido e estabelecido, cujas etapas apresentamos a seguir.
Etapa 1 – Anteprojeto (análise do projeto, análise da peça)
Desenho técnico da peça
A primeira etapa de desenvolvimento de qualquer ferramenta é sempre analisar os requisitos e as especificações finais que o cliente pretende da peça a fabricar. O projeto de ferramenta tem assim que considerar as características dos materiais e do processo para produzir a peça e compará-las com a funcionalidade final esperada. O anteprojeto é uma boa prática que consiste em realizar uma pré-análise para estabelecer as etapas gerais ou o fluxo de operações e definir a arquitetura geral da ferramenta.
O passo seguinte é testar o anteprojeto que será analisado de forma mais detalhada quanto à sequência de operações, modificações de forma e consequências no material. De um modo geral, as ligas metálicas sofrem endurecimento por trabalho mecânico. Sendo o forjamento a frio um processo em que o material pode sofrer grandes solicitações deste ponto de vista, importa verificar se as transformações estão dentro dos parâmetros de ductilidade do material utilizado. Esta análise é aplicada a todas as transformações, desde a forma inicial (arame) até à forma final da peça.
Existe um limite para a relação entre o diâmetro inicial e o final. Essa relação tem um valor máximo que não pode ser ultrapassado, caso contrário é excedida a ductilidade permitida pelo material e, consequentemente, surgem fissuras no material. Esta análise visa estabelecer se uma determinada redução pode ser feita num único passo ou se serão necessários dois ou mais passos. É isto que determina a arquitetura da ferramenta, em termos de quantos postos serão necessários.
Depois de verificada a função principal da ferramenta (conformação), são verificadas as funções acessórias (transporte de material, extração, lubrificação) que é necessário incorporar. São analisadas eventuais incompatibilidades com a função principal que, caso existam, terão que ser resolvidas.
Finalmente, são definidas as dimensões e tolerâncias finais que a ferramenta irá produzir. No caso dos processos monoposto, este passo é imediato porque serão as dimensões / tolerâncias finais definidas. No caso de processos multiposto, é necessário estabelecer a sequência dos passos sucessivos para garantir as dimensões e as tolerâncias finais da peça.
A fase de anteprojeto é também essencial para a assegurar a qualidade no processo produtivo. São identificadas as características dimensionais e geométricas mais relevantes e representativas do processo produtivo, definindo-se, assim, um plano de controlo preliminar. Desta forma, a garantia de qualidade é incluída no processo desde a conceção do mesmo.
Etapa 2 – Projeto e Fabrico
Nesta fase, é desenvolvida a ferramenta ao nível do detalhe das peças que a constituem. São executados os desenhos técnicos necessários para o fabrico das peças e dos componentes da ferramenta. Apesar de o projeto ser realizado em software de modelação 3D, os desenhos 2D ainda são uma informação necessária para o fabrico em máquina.
Desenho de fabrico da ferramenta
Inicia-se depois o fabrico da ferramenta, com várias etapas de produção, como fresagem, tempera, erosão a fio e retificação, montagem e os primeiros ensaios. Os materiais utilizados são, sobretudo, aços de ferramenta e metal duro de vários graus.
Etapa 3 – Ensaio
Nas ferramentas de forjamento, o primeiro ensaio da ferramenta é realizado na máquina, onde são produzidas as primeiras peças, designadas como “peças iniciais de ferramenta” (FOT – First of Tool). Neste momento, considera-se que a ferramenta está praticamente concluída, mas ainda pode ser melhorada em aspetos funcionais.
Esta etapa concentra-se nos detalhes finais da ferramenta. Consiste em realizar os ajustes necessários em dimensões ou outros pequenos detalhes que não permitam a funcionalidade plena da ferramenta. O objetivo passa por garantir que a ferramenta produza peças perfeitas, denominadas à cadência prevista em orçamento. Estas “peças 100%”, que cumprem plenamente os requisitos do cliente e da ETMA, são denominadas “amostras iniciais”.
Esta etapa final é essencial para atingir a precisão necessária e para que a ferramenta esteja em condições de produção plena, pronta para fabricar peças em série com total segurança e qualidade.
Após a conclusão da ferramenta, esta passa por testes rigorosos para garantir que atende às especificações da peça a produzir e do processo. Isso inclui a validação de resistência e durabilidade (Run @ Rate), bem como testes de funcionalidade para garantir que a ferramenta, ao longo do processo de produção, consegue realizar o seu trabalho de forma eficiente e segura.
No próximo artigo, iremos finalizar o tema do processo de forjamento a frio na ETMA com uma abordagem às diferentes aplicações e exemplos de peças obtidas através deste processo produtivo.
Entretanto, se tiver interesse em saber mais e, eventualmente, consultar-nos sobre algum projeto que tenha em mãos, não hesite em contactar-nos.
