A viabilidade econômica de processos de fabricação depende diretamente da qualidade técnica e da eficiência econômica do processo, visto que esses são fatores imprescindíveis para que uma empresa seja competitiva no mercado. A indústria de forjamento não é diferente. As empresas precisam conjugar um trabalho técnico de qualidade e a análise econômica do processo para manutenção das suas lucratividades.
Portanto, compreende-se que a indústria do forjamento possui uma grande margem para melhoria contínua com uma maior implementação de softwares de simulação na fase de desenvolvimento de processos. Isso porque a simulação possibilita prever os principais defeitos que podem ocorrer no processo. No caso do forjamento, pode-se citar o dobramento ou a falta de preenchimento, gerados durante o escoamento do material. Além disso, é possível variar as geometrias das ferramentas e do tarugo inicial, além do seu posicionamento durante as etapas da conformação, permitindo, dessa forma, avaliar de maneira simples e rápida opções de melhoramento no processo. É possível, por exemplo, atuar na redução da quantidade de golpes de forjamento, por consequência reduzindo o gasto energético, e na redução de matéria prima, o que acarreta em economia de material.
Além das vantagens oferecidas pela simulação computacional no que tange à melhoria técnica de um processo, essa também oferece auxílio em outro aspecto primordial para a viabilização de um processo: a sua análise econômica. Dessa maneira, facilita-se a cotação de serviços de produção, já que torna-se possível a realização de análises preliminares do processo sem a necessidade de se investir e fabricar ferramentas para uma realização precipitada de try-out. Ainda, as representações gráficas ajudam a mostrar aos clientes exatamente o que se pretende fazer na forjaria, facilitando a discussão de particularidades do processo e também auxiliando no marketing da empresa.
A análise técnica do processo, conforme já mencionado, é de fundamental importância para a otimização do mesmo. A Figura 1 mostra que o escoamento de um determinado material depende da temperatura do mesmo, fator determinante na escolha do processo. Considerando-se temperaturas maiores, é possível, por exemplo, facilitar a conformação, reduzindo a quantidade de golpes de forjamento. Sendo assim, é importante considerar o efeito da temperatura nas simulações para a obtenção de resultados representativos, além de se considerar também a taxa de deformação realizada no processo. Porém, sabe-se que ensaios em diferentes temperaturas, e principalmente a altas temperaturas, são dispendiosos. Portanto, o uso de software de simulação de materiais, como é o caso do JMatPro, é de grande ajuda, visto que esse é capaz de prever a curva de escoamento de um material através da sua composição química e do seu limite de escoamento na temperatura ambiente.
Demonstra-se na Figura 2 os resultados para uma análise computacional de um processo de forjamento, considerando-se dois tarugos com dimensões distintas. Da primeira para a segunda simulação constatou-se que seria possível reduzir o volume do tarugo inicial, o que permitiu realizar a conformação com menos golpes, diminuindo assim o tempo e o custo de forjamento. Além disso, gerou-se uma menor rebarba na simulação final, resultando em economia de material.
Concluindo, uma empresa dotada de processos de conformação mecânica, com interesse na redução de custos, pode implementar a simulação computacional na sua linha de fabricação e nos seus procedimentos de cotação comercial. Como alternativa, pode contratar serviços de simulação em detrimento da implementação de programas computacionais, principalmente porque uma simulação de sucesso depende muito mais de conhecimentos teóricos fundamentais do que do software em si.
Pedro Stemler é assistente técnico da SIXPRO Virtual&Practical Process, empresa especializada em simulação computacional. Graduado em Engenharia Metalúrgica pela UFMG. Ele pode ser contatado em: pedro.stemler@sixpro.pro.
Coautor Olavo Haase é colaborador da SIXPRO Virtual&Practical Process, empresa especializada em simulação computacional. Técnico em mecânica industrial pelo CEFET-MG e graduando em engenharia mecânica pela UFMG. Ele pode ser contatado em: olavo.haase@sixpro.pro.
