BRPI0701396B1

BRPI0701396B1 - matriz fechada para forjar peças irregulares

Info

Publication number: BRPI0701396B1
Application number: BRPI0701396-5A
Authority: BR
Inventors: Luiz Fernando Timm; Sandro Luis Da Rosa; Adão Cunha Martins
Original assignee: Dana Spicer Indústria E Comércio De Autopeças Ltda.
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2020-12-01
Also published as: BRPI0701396A; WO2008095272A1

Abstract

MATRIZ FECHADA PARA FORJAR PEÇAS IRREGULARES. A presente invenção prevê uma matriz fechada compreendendo duas partes, a matriz superior e a matriz inferior, cujos formatos complementares das mesmas são concebidos para proporcionar à matriz fechada uma configuração destinada a formar a peça tridimensional irregular desejada e ao mesmo tempo conter o escoamento do material excedente (rebarba) durante o forjamento da peça.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se em geral ao forjamento e, em particular, ao forjamento à quente com matriz fechada.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Forjamento com matriz fechada é um processo de fabricação mecânica em que um recorte bruto de metal é deformado mediante fortes forças compressivas até uma forma geométrica desejada proporcionada por uma matriz fechada composta de duas partes (matriz superior e matriz inferior). Há três tipos de forjamento - à frio, à morno e à quente. A presente invenção está voltada para o forjamento à quente.

A aplicação de matriz fechada em forjamento à quente é de certa forma comum na técnica. O documento US 4.015.461, para Schober, revela uma matriz fechada composta de matriz superior e matriz inferior que são pressionadas juntas na operação de forjamento para formar uma cavidade fechada no formato da peça de trabalho acabada sem uma calha de rebarba na interface entre a matriz superior e a matriz inferior. De acordo com a revelação da citada patente US, dentre os objetivos da matriz fechada nela descrita estão: prever uma matriz que não requeira calha de rebarba na interface entre os elementos da matriz (matriz superior e matriz inferior); evitar o enchimento parcial dos elementos da cavidade de matriz, ou seja, que o fluxo de material não seja invertido mais de uma vez (primeiro preencher com material os elementos da cavidade da matriz inferior e, depois, os elementos da cavidade da matriz superior); assegurar que todo o fluxo de material requerido seja concluído antes de o esfriamento do material provocar defeitos no produto acabado; e outros.

Tendo em vista a relevância que a matéria-prima tem no custo da peça forjada, a otimização do material gasto no forjamento é uma tarefa importante na redução de custos de uma forjaria. Como já mencionado anteriormente, a utilização de matriz fechada é comum em forjarias, porém, da maneira utilizada atualmente, a matriz fechada se aplica unicamente à fabricação de peças tendo geometria regular, por exemplo, peças cilíndricas para as quais o ferramental é obtido por processo de torneamento. Para tais peças, a definição do formato das matrizes fechadas, parte de um perfil de peça bidimensional que é girado ao redor de um eixo geométrico, dessa forma, resultando em uma superfície de revolução. No estado da técnica não se aplica a concepção de forjamento em matriz fechada a peças de contorno irregular de perfil tridimensional.

OBJETO DA INVENÇÃO

Em vista do exposto acima, carece o estado da técnica da aplicação do conceito de matriz fechada a peças irregulares contendo perfil em três dimensões (não somente em um plano) nas forjarias em geral e, particularmente, na área de forjamento à quente.

Dessa forma, a presente invenção refere-se a uma matriz fechada compreendendo duas partes, a matriz superior e a matriz inferior, concebidas para conter o escoamento do material excedente de forjamento (rebarba) durante o processo de forjamento de peças irregulares.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção é prevista uma matriz fechada compreendendo duas partes, a matriz superior e a matriz inferior, cujos formatos complementares das mesmas são concebidos para proporcionar à matriz fechada uma configuração destinada a formar a peça irregular tridimensional desejada e ao mesmo tempo conter o escoamento do material excedente (rebarba) durante o forjamento da peça.

O objetivo e a vantagem desta invenção se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica a partir da descrição que se segue da modalidade preferida, quando lida à luz dos desenhos anexos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista em perspectiva da matriz fechada da presente invenção com as duas partes da matriz separadas entre si e com a peça pronta em seu interior.

A Figura 2 é uma vista em corte (na direção das setas II-II da Figura 1) da matriz fechada da presente invenção com as duas partes da matriz fechada encaixadas entre si e a peça pronta em seu interior.

A Figura 3 é uma vista em corte (na direção das setas III-III da Figura 1) da matriz fechada da presente invenção com as duas partes da matriz fechada encaixadas entre si e a peça pronta em seu interior.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A seguir será feita uma breve descrição da matriz fechada da presente invenção, com referência às Figuras em anexo, as quais ilustram um garfo de transmissão como a peça forjada na matriz fechada da presente invenção, porém, deve ser entendido que embora a presente invenção seja descrita e ilustrada com referência a um garfo de transmissão ela não se limita a essa peça em particular, mas ao contrário, qualquer peça de formato irregular poderá ser forj ada com uma matriz fechada construída de acordo com o conceito aqui revelado.

A aplicação do conceito inventivo da presente invenção requer cuidados na fase de definição do projeto da matriz fechada, na fase de construção do ferramental (matriz fechada) e também na fase de forjamento da peça junto à prensa em que é fabricada. A seguir, estão descritos os referidos cuidados que devem ser tomados para que se obtenha a peça forjada com esta concepção de ferramental.

Durante a fase de projeto, mais especificamente, quando da definição das geometrias das matrizes superior e inferior, é preciso deixar uma folga adequada entre as matrizes para que as mesmas se encaixem uma na outra durante a operação de forjamento. Este encaixe obedece uma altura de fechamento das matrizes na prensa sob o qual deve resultar a referida folga entre as matrizes.

Na fase de usinagem, quando se fabrica o ferramental definido no projeto, é necessário que se reproduza exatamente as geometrias de matrizes que foram definidas para que não ocorram problemas no encaixe de matrizes mencionado anteriormente.

No forjamento de uma peça da presente invenção, deve-se tomar cuidado principalmente quanto ao peso (tamanho) do tarugo (bruto) a ser forjado com esta concepção de matriz fechada. Se for usado um tarugo maior, com peso acima do permitido, pode ocorrer a quebra de matrizes devido ao material excessivo que é conformado dentro delas. Por outro lado, um tarugo com peso abaixo do especificado, pode ocasionar falta de material na peça que está sendo forjada.

Com referência à Figura 1, está ilustrada uma matriz fechada, genericamente indicada pelo numeral 1, compreendida de duas partes, a matriz superior IA e a matriz inferior 1B, e a peça a forjar P. Na Figura 1 aparece representado como uma peça a forjar um garfo de transmissão. Entretanto, como já mencionado anteriormente, a presente invenção não se limita apenas a matrizes fechadas para forjar garfos de transmissão. A presente invenção se aplica a qualquer peça de formato irregular com perfil em três dimensões (não somente em um plano), como por exemplo, cruzetas, flanges, terminais e etc.

O objetivo principal do projeto de matriz fechada da presente invenção é conter o escoamento de material excedente (rebarba), pela área de escape, indicada pelo número 2 nas Figuras 2 e 3, durante a operação de forjamento da peça irregular. Ao se utilizar esta concepção de matriz fechada, obtém-se uma peça irregular, de perfil tridimensional, forjada à quente com o minimo de rebarba, a qual foi otimizada através da área de escape indicada anteriormente pelo número 2. Ao escoar sobre esta área de escape que tem uma região bem limitada, o material logo encontra sérias limitações de espaço, as quais evitam que o mesmo saia da cavidade onde se encontra.

Para atingir o objetivo da presente invenção, a geometria da matriz superior IA e da matriz inferior 1B é definida de modo a proporcionar maior controle do escape de material dentro da matriz superior IA e da matriz inferior 1B, além de ter o preenchimento total da peça a ser forjada. Para isso, na aplicação em peças com perfil em três dimensões 5 a serem forjadas usando a matriz fechada da presente invenção a geometria interna da matriz superior IA e da matriz inferior 1B é definida com o auxilio de sistemas CAD/CAM disponíveis no mercado. Para a prática da invenção a geometria interna da matriz superior IA e da matriz inferior 10 1B precisa ser devidamente modelada e, posteriormente, usinada de modo que a matriz superior IA encaixe, com uma pequena folga estabelecida, na matriz inferior 1B.

Claims

1. Matriz fechada para forjar peças irregulares, tendo duas partes, a matriz superior e a matriz inferior, em que o perfil interno da matriz superior (1A) e perfil interno da matriz inferior (1B) configurados em formatos complementares da peça irregular tridimensional a forjar (P); caracterizada pelo fato de que na interface entre a matriz superior (1A) e a matriz inferior (1B) é prevista uma área de escape (2) dimensionada para minimizar a rebarba e permitir preenchimento total da peça (P).

2. Matriz fechada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a configuração do perfil interno da matriz superior (1A) e da matriz inferior (1B) é feita com o auxílio de CAD/CAM, em que a configuração do perfil interno da matriz superior (1A) e da matriz inferior (1B) é modelada antes da usinagem, quando da definição do projeto.