processo de trefilação Características Parâmetros de trefilação Elementos do tribo sistema Equipamentos Auxiliares Tratamento Térmico Defeitos em Trefilados

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1 Introdução
A trefilação é um processo utilizado para fabricar barras, arames e tubos, onde
uma força trativa faz com que a barra, um arame ou um tubo de metal,
geralmente com geometria circular, atravesse uma ferramenta cônica
denominada fieira, o que ocasiona a redução do diâmetro. A redução do
diâmetro da peça é, em sua maior parte, devido ao escoamento plástico do
material, que é causado por uma reação de compressão realizada pela
ferramenta no metal enquanto esse sofre a ação da força trativa. A força
trativa é aplicada por um mecanismo do outro lado da fieira que “puxará”
realizando a força necessária para que essa barra a atravesse, reduzindo
assim o diâmetro (SOUZA, 2011)
Existem muitas aplicações da trefilagem podendo se destacar como produção
de fios elétricos, cabos, clipes de papel, corda para instrumentos musicais e
raio para rodas. Ela é utilizada na produção de fios há cerca de 1200 anos,
existindo evidência de seu uso em metais como ouro e prata (MARTINEZ,
1998)
A trefilação pode também ser realizada em tubos ocos e, neste caso, existem
diversas técnicas empregadas, com a utilização, ou não, de um mandril interno
ao tubo que permite um melhor controle da espessura final (SOUZA, 2011).
Geralmente os processos de trefilação são realizados à temperatura ambiente,
no entanto, uma vez que as deformações envolvidas são normalmente
grandes, ocorre um aumento considerável de temperatura durante a operação
(MARTINEZ, 1998)

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2 O processo de trefilação
O processo de trefilação tem início com o fio-máquina que é o material
laminado a quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5 mm.
Recorre-se também a recozimentos intermediários, pois casa passe de
redução da seção transversal o material sofre um encruamento verificado pela
elevação da tensão de escoamento do material, que ao atingir um certo valor,
torna trefilação impraticável.
Durante a etapa de recozimento, o aço coeficiente adquire uma película
superficial de óxido que deve ser eliminada anteriormente a trefilação, devido
ao maior coeficiente de atrito correspondente quando comparado com a
superfície nua. O processo que é usado para eliminar essa película de óxido é
conhecido como decapagem.
A decapagem é uma etapa necessária não somente para eliminar os óxidos,
mas principalmente para obtenção de uma superfície que retenha o lubrificante.
Ela é realizada pela passagem dos rolos de arame por sistemas mecânicos
(decapagem mecânica) ou por tanques em meio químico (decapagem química)
(MARTINEZ, 1998).
3 Parâmetros da trefilação
Nos últimos trinta anos, o estudo sobre trefilação aumentou consideravelmente,
para entender o escoamento do material quando passa pela fieira, para evitar a
fratura do material durante o processo e para aperfeiçoar a geometria da fieira.
Desta forma, parâmetros como força de trefilação, lubrificação, temperatura,
transferência de calor, entre outros têm sido estudados (SOUZA, 2011).
3.1 Forças de trefilação
A força de trefilação é que faz o material atravessar a fieira. A força trativa, que
desloca a barra dentro da fieira, pode ser relacionada matematicamente pela
equação de Siebel (SOUZA, 2011).

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푭 = 푨ퟏ . 흋푨. 푲풇풎.(ퟏ +
흁
휶
+
ퟐ
ퟑ
.
휶
흋푨
) Equação 1
Onde:
Kfm= Tensão de escoamento médio
φA = Deformação verdadeira em área do material
μ = atrito de Coulomb
α = Semi- ângulo da fieira
A1= área final da peça
3.2 Ângulos de fieira
Para cada percentual de redução de área haverá um ângulo de fieira pelo qual
a força trativa necessária para que a barra atravesse a fieira será mínima. É
importante conhecer oângulo de fieira que minimize a força de trefilação,
denominado ângulo ótimo, permitindo desta forma, reduzir os gastos com
energia, os valores de tensões envolvidas e o risco de rompimento da barra.
Esse ângulo é calculado pela equação (SOUZA, 2011).
훼 = √휑퐴 . 3
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휇 Equação 2
3.3 Curvas de escoamento
O processo de trefilação também é influenciado pela curva de escoamento do
material, ou seja, a forma como o material se comporta quando submetido à
aplicação de carga uniaxial.
Todo objeto metálico quando submetido a algum esforço sofre deformação.
Esse objeto pode ou não recuperar as dimensões originais após a retirada do
esforço. Quando a deformação é irreversível, ou seja, o objeto não recupera
suas dimensões originais ela é dita plástica, mas se ela é reversível o objeto
sofreu uma deformação elástica (SOUZA, 2011).

4. A figura abaixo se apresenta uma curva tensão- deformação típica para um
material dúctil, entre eles, o aço.
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Figura1 - Curva tensão-deformação
A região elástica é descrita matematicamente pela lei de Hooke, onde a tensão
aplicada e a deformação sofrida pelo material podem ser relacionadas
linearmente com a constante chamada de módulo de Young
휎 = 퐸. 휀 Equação 3
Onde:
E= Módulo de elasticidade do material
ε = Deformação do material
Na região plástica não s verifica a lei de Hooke. A forma mais comum é a
expressão potencial indicada pela equação abaixo
휎 = 퐾휀푛 Equação 4

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Onde:
K = Tensão para ϵ=1,0,
n = coeficiente de escoamento.
3.4 Atrito
O atrito pode ser definido como a resistência ao movimento das superfícies de
dois corpos em contato, durante o deslizamento de um sobre o outo. Ele
influencia significativamente a deformação do material, alterando os valores de
forças e desgaste na relação ferramenta- peça.
A base da teoria do atrito é que superfícies reais possuem picos e depressões,
dessa forma, quando são colocadas em contato, esses picos e depressões
entram em contato causando resistência ao movimento.
O atrito é fundamental em processos de transformação de matais,
transformando-se e um dos principais parâmetros a serem controlados nos
processos. Em processo de trefilação, as pressões entre a fieira e a peça de
trabalho são muito altas (SOUZA, 2011).
Para minimizar o atrito, normalmente são utilizados lubrificantes para separar a
fieira e a peça.
4 Os elementos do tribo- sistema
4.1 Tribos- elemento móvel- fio
O fio é o tribo- elemento móvel, composto normalmente por uma estrutura
metálica policristalina que tem origem na laminação a quente. A qualidade da
superfície do material após a laminação a quente é caracterizada por diversos
fatores podendo-se destacar a presença de defeitos, a rugosidade superficial, o
estado estrutural da superfície. Estas propriedades de superfície são formadas
principalmente durante a laminação a quente e posterior resfriamento
acelerado. A remoção da escama permite o controle dos defeitos da
superfície(MARTINEZ, 1998).

6. A condição superficial do material a ser trefilado é um dos fatores mais
importantes a influenciar a trefilação, pois determina o regime de lubrificação
na zona de deformação e manutenção do lubrificante durante a trefilação
(MARTINEZ, 1998)
A rugosidade do fio influencia o mecanismo de lubrificação e,
consequentemente, a rugosidade do produto. Superfícies com rugosidades
paralelas a direção de escoamento uma maior possibilidade de fuga do
lubrificante quando comparado com as rugosidades perpendiculares
(MARTINEZ, 1998).
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4.2 Tribo- elemento estacionário- Fieira
A ferramenta apropriada para realizar convenientemente o processo de
trefilação é o tribo- elemento estacionário denominado fieira, que é constituída
de regiões distintas ao longo do furo interno. A fieira é fabricada com materiais
de extrema resistência ao desgaste, empregando-se normalmente metal duro
(caboneto de tungstênio), diamante, e materiais cerâmicos. Qualquer que seja
o material usado na fabricação das ferramentas para trefilaçãosão exigidas as
seguintes características:
- Deve permitir a trefilação de grande quantidade de fios sem que ocorra um
desgaste acentuado da fieira;
- permitir a adoção de elevadas reduções de secção;
- conferir calibração constante do diâmetro do fio;
- conferir longa vida a ferramenta, sem necessidade de paradas da máquina de
trefilar para controle de dimensões e substituição da ferramenta (MARTINEZ,
1998).
As exigências feitas sobre a ferramenta estão voltadas a sua durabilidade, que
somente poderá ser obtida pelas condições de baixo atrito e desgaste. A
durabilidade da fieira depende dos regimes de lubrificação presentes no
processo que, dependem da rugosidade da ferramenta e do material a
conformar. Desta forma, a rugosidade da peça e da ferramenta influenciam o

7. mecanismo de lubrificação, que por sua vez, determina a aspereza do produto
acabado(MARTINEZ, 1998).
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4.3 Tribo elemento interfacial-lubrificante
O tribo- elemento interfacial é o lubrificante. Ele tem a função de manter
separadas as superfícies da ferramenta e do material a conformar, sendo a sua
viscosidade o principal indicador de eficiência.
Lubrificante pode ser definido como todo ou qualquer material sólido, líquido ou
gasoso de baixa resistência ao cisalhamento interposto entre dois corpos. O
objetivo do lubrificante é impedir o contato direto entre os dois corpos, evitando
o cisalhamento e arranchamento de partes microscópicas dos matériaIs
envolvidos. Isso significa substituir uma condição de atrito sólido de
deslizamento, de consequências danosas ao processo, por um atrito fluido
(MARTINEZ, 1998).
A escolha do lubrificante é uma das grandes dificuldades existentes em
qualquer processo, e ele se baseia em parâmetros como matérias usados na
ferramenta e na peça, a temperatura e a velocidade do processo. A eficiência
do lubrificante está relacionada a sua capacidade de formar uma película
estável sob as condições de processo, que previna o contato entre as
superfícies. Duas características do processo de trefilaçãotêm grande
influência na escolha correta do lubrificante: a temperatura de trabalho que
atua de forma direta na viscosidade do lubrificante, e a pressão de trabalho que
é constante e diretamente proporcional a redução de secção transversal do
material. Para trefilaçãoo lubrificante deve satisfazer as seguintes
propriedades:
- Deve ser capaz de manter separadas a superfície da fieira e do material
trefilado durante o processo detrefilação;
- Manter estável durante a mudança de temperatura;
- Não deve reagir quimicamente com as superfícies metálicas;
- Deve manter limpas as superfícies lubrificadas (MARTINEZ, 1998).

8. A importância da lubrificação resulta em diversas vantagens para processo de
conformação, podendo citar:
a) Redução de atrito: valores elevados de atrito conduzem a perdas de
potência e aumento das cargas de trabalho das máquinas. Uma carga elevada
conduz a tensões elevadas no fio trefilado, que podem provocar a sua fratura;
b) Redução do desgaste: a redução do desgaste da ferramenta reflete no
custo da operação e nas tolerâncias dimensionais e nos acabamentos
superficiais do produto;
c) Controle da deformação: na medida em que o lubrificante controla o
atrito e, consequentemente as tensões atuantes nos diversos pontos da peça
de trabalho, ela condiciona também a distribuição das deformações no sentido
de homogeneizar essas deformações e minimizar o aparecimento de defeitos
(MARTINEZ, 1998).
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5 Equipamentos Auxiliares e Tratamento Térmico
5.1 Equipamentos Auxiliares
 Afinadores de ponta
 Soldadoras topo-a-topo
 Decapagem
 Forno para recozimento
 Linhas de revestimento superficial
5.2 Tratamentos Térmicos
Recozimento: Indicado para arames de baixo carbono, a fim de se remover os
efeitos do encruamento (aumento da dureza em razão da conformação
plástica). Ocorre em temperaturas entre 550 e 650ºC.
Patenteamento: Indicado para açõs de médio a alto carbono, a fim de se obter
uma boa combinação de resistência e ductilidade.Ocorre um aquecimento a
altas temperaturas, seguido por um resfriamento controlado ao ar ou em banho
de chumbo entre 450 e 550ºC e encruamento. (MARTINEZ, 1998)

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6 Defeitos em trefilados
Os defeitos nos trefilados podem ser originados de não-conformidades da
matéria-prima (fissuras, lascas, inclusões) ou do próprio processo de
deformação.
a) diâmetro escalonado: causado por partículas duras retidas na fieira e
que são desprendidas após o processo:
b) Fratura irregular com estrangulamento: causada pelo esforço excessivo
devido à lubrificação ineficiente ou redução excessiva:
c) Fratura com risco lateral ao redor da marca de inclusão: causada por
partícula dura no interior do fio inicial proveniente da laminação ou extrusão:
d) Fratura com trinca: causada por trincas de laminação e geralmente aberta
em duas partes:
e)Marcas em V ou fratura em ângulo: causadas pela redução grande e parte
cilíndrica pequena com inclinação do fio na saída; ruptura de parte da fieira
com inclusão de partículas no contato fio-fieira; inclusão de partículas duras:

10. f) Ruptura em forma de taça-cone: causada pela redução pequena e ângulo de
fieira muito grande, com acentuada deformação da parte central.
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Referências Bibliográficas
 LIMA, V. T. Engenharia de Fabricação - Trefilação. Curso de Graduação
em Engenharia Mecânica. Disciplina de Processos Mecânicos e Metalúrgicos
de Fabricação. Universidade do Rio Verde, 2006. Disponível em:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABNaMAK/trefilacao
 MARTINEZ,G. A. S. Comportamento da Lubrificação no Tribo-sistema
de Trefilação a Altas Velocidades.Curso de Graduação em Engenharia
Mecânica. Disciplina de Materiais e Processos. Departamento de Engenharia
de Materiais da Universidade Estadual de Campinas, 1998. Disponível em:
file:///C:/Users/Usuario/Downloads/MartinezGustavoAristidesSantana.pdf
 SILVA, M. A. Processos de Conformação Plástica. Curso de Graduação
em Engenharia Mecânica. Disciplina de Conformação Plástica dos Metais.
Centro Tecnológico da Universidade Federal do Pará, 2014. Disponível em:
http://pt.slideshare.net/mariaestillac/processos-de-conformao-parte-i?related=3
 SOUZA,T. F. Simulações Computacionais para Análise e Minimização
das Tensões Residuais no Processo de Trefilação. Programa de Pós-
Gradução em Engenharia de Minas, Metalurgia e de Materiais. Escola de
Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,2011. Disponível
em:
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/49058/000824935.pdf?sequen
ce=1
 Processos de Conformação. Trefilação. CIMM – Centro de Informação
Metal Mecânica. Disponível
em:http://pt.slideshare.net/Dirk.Henning/trefilao?related=2