Forjamento a quente (recalque a quente): guia completo do processo

1. Quando o forjamento a quente é a única opção

A conformação a frio serve para dimensões pequenas e materiais dúcteis. Os casos seguintes têm de ser forjados a quente:

• Dimensão acima de cerca de M24, em que a conformadora simplesmente não tem tonelagem.
• Inox 304 ou 316, que encrua fortemente e fende antes de a cabeça encher.
• Aços ligados como o 42CrMo, cuja tensão de escoamento é demasiado elevada à temperatura ambiente.
• Um grau de recalque da cabeça acima de cerca de 3:1, em que a conformação a frio produz sobreposições e fendas.

2. A sequência do processo

1. Corte: barra serrada no comprimento, em vez de fio em bobina.
2. Aquecimento: indução de média frequência até 1,050–1,150 °C, com a temperatura mantida numa faixa estreita para evitar a queima dos contornos de grão.
3. Forjamento: recalque da cabeça numa matriz, habitualmente numa prensa de fricção ou eletro-hidráulica.
4. Aparo: remoção da rebarba.
5. Tratamento térmico: normalização, ou têmpera e revenido para a classe de propriedade exigida.
6. Maquinação: facejar as extremidades, abrir centros se necessário e depois laminar a rosca.

3. Forjamento a quente versus conformação a frio

4. Ferramenta de forjamento a quente

As matrizes de forjamento a quente trabalham a cerca de 1,000 °C, pelo que são feitas de aço para trabalho a quente como o H13 (SKD61) com 46–48 HRC. A vida é curta em comparação com a ferramenta de conformação a frio — de alguns milhares a algumas dezenas de milhares de peças — porque a fadiga térmica fendilha a face da matriz muito antes de o desgaste o fazer. O pré-aquecimento da matriz e o controlo da pulverização de arrefecimento são as principais alavancas para a prolongar.

5. Pós-processamento

• Remoção de carepa: granalhagem ou decapagem. A carepa deixada no lugar impede a aderência do revestimento e retém humidade.
• Tratamento térmico: a normalização refina o grão depois do forjamento; a têmpera e revenido conferem 8.8 ou 10.9.
• Maquinação: facejar a superfície de apoio e a extremidade para que a perpendicularidade e o paralelismo cumpram o desenho. As faces tal como saem do forjamento nunca são suficientemente boas para uma junta pré-carregada.

6. Árvore de decisão e perguntas frequentes

Passo 1: que dimensão?

Abaixo de M24 → conformação a frio. Acima de M24 → forjamento a quente.

Passo 2: que material?

Aço de baixo carbono → conformação a frio. Inox ou aço ligado → forjamento a quente.

Perguntas frequentes

P: Um perno forjado a quente pode atingir a classe 10.9? Sim, por têmpera e revenido após o forjamento. O processo de forjamento em si não fixa a resistência — é o tratamento térmico que o faz, e tem de ser verificado na peça acabada, não no tarugo.

P: Porque é que a superfície é negra? É carepa de óxido formada durante o aquecimento. Tem de ser removida mecânica ou quimicamente antes de qualquer revestimento, caso contrário o revestimento não adere.

P: O forjamento a quente é mais barato do que a conformação a frio? Não. Para peças pequenas, a conformação a frio é mais barata e mais rápida. O forjamento a quente só se usa onde a conformação a frio é impossível, e a questão é se a peça pode sequer ser feita, não se fica barata.