Lição 3.4DeformarCapítulo 3 · Conformação volumétrica

Trefilação

Puxe uma barra por matrizes cada vez menores

A trefilação puxa uma barra metálica por uma série de furos cada vez menores até virar fio. Cabos elétricos, clipes de papel, molas, cercas e os cordões de aço dentro de pneus de carro começam assim. É também o primeiro passo para fazer um parafuso: o fio que você vê aqui alimenta as máquinas das próximas duas lições.

Foto: European Coal and Steel Community, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Trefilação: uma fieira de perto, depois uma máquina com várias fieirasEm cima: o que acontece dentro de uma fieira (etapas 1 a 4). Embaixo: uma máquina de trefilar que repete isso muitas vezes (etapas 5 e 6). Os números em círculo correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Prepare a barra. O material de partida é fio-máquina laminado a quente, geralmente com cerca de 5,5–8 mm de espessura, entregue em bobinas. Ele é limpo de carepa, e a ponta é afinada (deixada mais fina) para poder ser passada pela fieira.
Lubrifique. A barra passa por uma caixa de pó de sabão ou por um banho de óleo. O lubrificante reduz o atrito e o calor dentro da fieira.
Comprima na fieira. A fieira é uma pastilha muito dura (carboneto de tungstênio, ou diamante para fio fino) com um furo em forma de cone. O cone comprime o metal, e um trecho reto curto chamado de guia (bearing) define o diâmetro final.
Puxe com um cabrestante. Um cabrestante (um tambor motorizado) puxa o fio pela fieira. Puxar, não empurrar, é o que faz isso funcionar: o fio sai mais fino, mais comprido e mais rápido do que entrou.
Repita por muitas fieiras. Uma fieira só pode reduzir a seção transversal em cerca de 15–30%, ou o fio romperia sob a tração. Por isso uma máquina de trefilar encadeia muitas fieiras e cabrestantes, cada fieira um pouco menor que a anterior.
Recoza e enrole. A trefilação deixa o metal mais duro e rígido (encruamento). O fio de cobre costuma ser recozido (aquecido para amolecer de novo) e depois enrolado em carretéis; o fio de aço para parafusos é enrolado em bobinas para a próxima etapa.

Dados-chave

Materiais: Cobre, alumínio, aços de baixo e de alto carbono, aço inoxidável, tungstênio, ouro e outros metais preciosos
Peças típicas: Fio elétrico, fio para parafusos e pregos, fio para molas, cercas, cordonel de pneus, arame de solda, cordas de violão
Tamanho da peça: De cerca de 25 mm de barra ou fio-máquina a fios mais finos que um cabelo (cerca de 0,01 mm)
Precisão: Diâmetro geralmente dentro de cerca de ±0,01–0,05 mm; fio muito fino bem mais justo
Acabamento superficial: Liso e brilhante; brilhante no cobre, muitas vezes com resto de lubrificante no aço
Tamanho de lote adequado: Volume muito alto; as linhas funcionam por horas com uma só bobina de uma tonelada ou mais
Custo de ferramental e máquinas: Fieiras: de dezenas a centenas de dólares cada (as de diamante mais). Máquinas de várias fieiras: centenas de milhares de dólares ou mais
Velocidade: O fio de aço costuma sair da última fieira a vários metros por segundo; o fio fino de cobre a dezenas de metros por segundo

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Fio muito preciso, redondo e liso a baixo custo por quilo
Trefilar a frio deixa o metal bem mais resistente (útil para molas e cordonel de pneus)
Rápida, contínua e altamente automatizada
Fieiras baratas e duráveis, fáceis de trocar por um novo tamanho

Limites

Só produtos longos e finos com seção constante
Cada fieira remove só um pouco, então são necessários muitos passes
O metal encrua e muitas vezes precisa de recozimento entre os estágios
Sujeira, lubrificação ruim ou uma falha na barra podem romper o fio

Onde é usado

ElétricaCondutores de cobre e alumínio para cabos, enrolamentos de motores, linhas de energia
FixadoresFio de aço para parafusos, pinos, rebites e pregos
AutomotivoCordonel de pneus, molas, estruturas de bancos, cabos de freio e de embreagem
Construção civilFio de protensão para concreto, cercas, telas, arame de amarração
Bens de consumoClipes de papel, cabides, cordas de violão e de piano, correntes de joias

Como reconhecê-lo

Um fio perfeitamente redondo e liso, com diâmetro constante em todo o comprimento.
Linhas finas e retas ao longo do fio sob uma lupa, deixadas pela fieira.
Uma película levemente fosca ou gordurosa no fio de aço, vinda do lubrificante da trefilação.
Metal brilhante e elástico: o fio trefilado volta mais ao dobrar que um fio macio e recozido.

Compare com

Extrusão3.3a extrusão empurra o metal por uma matriz, então pode fazer formas grossas e complexas; a trefilação puxa e serve para seções finas e simples.Laminação3.2a laminação faz a barra de que a trefilação parte; a trefilação então dá o diâmetro final preciso.Recalque a frio3.5o próximo passo da história do parafuso: o fio trefilado é cortado e sua cabeça é formada.

Assista

Mecholic - For Mechanical Engineering · O processo completo, explicado passo a passo

Fundamentals of manufacturing processes · O formato da fieira e quanto cada passe pode reduzir

International Wire Group · Uma fábrica real de fio: trefilação, recozimento e enrolamento

Bekaert · Trefilação industrial de fio de aço

Veja fotos reais

Wikipédia: Trefilação — princípio, fieiras, lubrificação e máquinas de várias fieiras, com fotos
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A trefilação puxa uma barra por fieiras em forma de cone; cada fieira a deixa um pouco mais fina e mais comprida.
Muitas fieiras em sequência transformam uma barra grossa em fio fino, com recozimento para amolecê-lo quando necessário.
O fio de aço trefilado é a matéria-prima dos parafusos, tema das próximas duas lições.