Análise da fabricação de engrenagens cônicas de dentes retos pelo processo de forjamento a quente

Resumo

A busca por redução de custos e aumento da produtividade tem impulsionado o desenvolvimento de novas rotas de fabricação na engenharia de manufatura. Nesse contexto, o processo de forjamento surge como uma alternativa promissora para a produção de componentes com geometrias complexas, uma vez que apresenta elevada capacidade de conformação e potencial para melhorar as propriedades mecânicas do produto final. Entre os componentes cuja fabricação convencional demanda elevado tempo de usinagem e gera significativa quantidade de cavacos, destacam-se as engrenagens cônicas. Diante desse cenário, o presente estudo propõe o desenvolvimento de um modelo de forjamento aplicado à fabricação de engrenagens cônicas, com o objetivo de avaliar a viabilidade técnica e econômica da substituição parcial das etapas de usinagem convencional. Para isso, foi projetada uma matriz fechada destinada à conformação a quente de engrenagens produzidas em aço SAE 1020, incorporando diretamente na matriz o perfil envolvente dos dentes da engrenagem, de modo a minimizar a necessidade de utilização de blanks provenientes de processos de usinagem tradicionais. Os resultados obtidos indicam que o processo apresenta elevado potencial para a conformação da geometria desejada. Entretanto, observou-se a necessidade de ajustes pontuais na geometria da peça e no sistema de extração da matriz para otimizar o processo. Quando comparado ao método convencional de fabricação por usinagem, as amostras iniciais demonstraram uma redução aproximada de 48% no consumo de material base e uma diminuição de cerca de 98% no tempo de usinagem. Esses resultados evidenciam a viabilidade do emprego do forjamento na produção de engrenagens cônicas, possibilitando a obtenção de componentes com características equivalentes às produzidas por usinagem convencional, porém com ganhos significativos em eficiência produtiva.