Processo de Forjamento em Engenharia Mecânica – Mangas de Aço
(visão geral compilada a partir dos dados mais recentes do setor)
1. Material e forma inicial
Aços de baixa liga, como ASTM A181 Classe 70, 21CrMoNiV4-7, 42CrMo4 ou 17-4PH, são normalmente fornecidos como lingotes desgaseificados a vácuo ou barras laminadas. Para mangas de parede pesada, o mestre de forja corta a barra em tarugos cortados, enquanto para mangas longas de parede fina, um lingote oco ou uma barra pré-perfurada é escolhida para economizar material e tempo de prensagem.
2. Pré-aquecimento
Os tarugos são carregados em um forno contínuo a 1.150–1.250 °C (aço) ou 450–500 °C (mangas de alumínio). Imersão uniforme (min. 30 min por 100 mm Ø) garante ≤15 °C delta-T e evita fissuras transversais durante o recalque.
3. Sequência de forjamento a quente
Passo 1 – Virar e perfurar: uma prensa de manivela de 4.000 t vira o tarugo e, em seguida, um mandril de 600 mm de diâmetro perfura um furo central.
Passo 2 – Esticar e reduzir: o donut é movido para uma prensa de matriz aberta de 8.000 t, onde uma barra de mandril alonga a manga enquanto reduz a espessura da parede; relação comprimento-parede de até 30:1 é viável.
Etapa 3 – Planificar e dimensionar: os passes finais em uma prensa de 1.600 t trazem a tolerância de DE para +2/-1 mm e a parede para ±1 mm, pronta para usinagem de acabamento com estoque mínimo.
4. Opção de enrolar anéis (mangas curtas)
Para diâmetros de 200 a 1.200 mm e paredes de 30 a 120 mm, a laminação de anéis sem costura é mais rápida: um incêndio, ciclo de 30 s, 20% de flash em vez de 50% em matriz aberta. O crescimento do diâmetro é controlado por computador para ±1 mm.
5. Tratamento térmico
Normalizar a 880 °C/resfriamento ao ar para refinar grãos, têmpera e revenido (Q/T) 860 °C/óleo + 650 °C/2 h para atingir 550–750 MPa YS, 20% EL, 45 J –40 °C Charpy. Mangas pesadas para carcaças de pressão obtêm uma têmpera de dois estágios e até –80 °C de fragilidade criogênica.
6. Inspeção e entrega
100% UT conforme ASTM A388 Nível B, MT em 100% da superfície do furo, relatório dimensional com CPK ≥ 1,33, versão EN 10204 3.2. Condição típica de entrega: forjado a quente + Q/T + OD/ID desbaste para estoque de 2–3 mm.
7. Ganhos de desempenho versus elenco
O fluxo circunferencial ininterrupto de grãos duplica a resistência do aro; nenhuma cavidade de contração central típica de mangas fundidas em areia; 30% de economia de peso porque os projetistas podem usar tensões de projeto mais altas com o mesmo fator de segurança.
8. Limites de tamanho alcançáveis hoje
DE 80–6.000 mm, comprimento 50–6.000 mm, peso único 10 kg – 15 t, parede tão fina quanto 15 mm em anéis laminados ou tão espessa quanto 400 mm em peças forjadas de matriz aberta.
Resumindo, a moderna rota de forjamento de manga de aço acopla prensas pesadas de matriz aberta com perfuração de mandril e laminação de anel opcional, seguida de tratamento térmico Q/T e END completo, proporcionando aos engenheiros mecânicos um componente oco de alta integridade que suporta cargas multiaxiais muito melhor do que alternativas fundidas ou soldadas.
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