Processos Mecânicos de Fabricação: Cunhagem

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Foto 01: Moeda lídia do século VI a.C

Os gregos antigos, na sua época, detinham a supremacia na tecnologia de cunhagem de moedas metálicas. Os comerciantes gregos, bem como as tropas de Alexandre “O Grande”, levaram esta tecnologia para as regiões por eles conquistadas ou colonizadas, influenciando enormemente a cunhagem de moedas até mesmo em países longínquos como a Índia. Há evidências de que os povos celtas da Europa utilizavam anéis de metal como moeda, prendendo-os a um cordão. (INÁCIO, 2009)

Atualmente, cunhagem pode ser definido como um processo de prensagem, geralmente realizado a frio, onde a peça fica limitada pelas matrizes, de modo que o perfil ou a impressão seja reproduzido perfeitamente. Na cunhagem em aço ocorre deformação plástica da superfície da chapa, considerada apenas superficial, e o esforço principal a que a ferramenta fica submetida é a compressão, o que implica de imediato, o uso de aços de grande resistência à deformação. Neste processo, há a necessidade da montagem de uma matriz. Esta tem como função introduzir tensões de compressão na peça, de modo a minimizar ou impedir o surgimento de tensões de tração tangenciais durante o esforço de deformação. (DE MELO, 2014)

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2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 – CONFORMAÇÃO DE METAIS

O processo de conformação de materiais metálicos caracteriza na modificação da forma desse corpo metálico para outra forma definida. Basicamente, estes processos podem ser divididos em dois grupos:

- Processos Mecânicos: onde as modificações de forma são provocadas pela aplicação de tensões externas, e às vezes em altas temperaturas, mas sem a liquefação do metal;

- Processos Metalúrgicos: onde as modificações de forma podem estar relacionadas também às tensões externas, e as vezes em altas temperaturas, mas com liquefação do metal (como no processo de fundição) ou com a difusão de partículas metálicas (como no processo de sinterização).

Os processos mecânicos são constituídos pelos processos de conformação plástica, para os quais as tensões aplicadas são geralmente inferiores ao limite de resistência à ruptura do material e pelos processos de conformação por usinagem, para os quais as tensões aplicadas são sempre superiores ao limite mencionado, sendo a forma final, portanto, obtida por retirada de material (BRESCIANI, 2011).

Este tipo de processo de conformação, alteram a geometria do material através de forças aplicadas por ferramentas adequadas que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros, como os empregados na laminação. Em função da temperatura e do material utilizado a conformação mecânica pode ser classificada como trabalho a Frio, a Morno e a Quente. Cada um destes trabalhos fornecera características especiais ao material e à peça obtida. Estas características serão função da matéria prima utilizada como composição química e estrutura metalúrgica (Natureza, Tamanho, forma e distribuição das fases presentes) e das condições impostas pelo processo tais como o tipo e o grau de deformação, a velocidade de deformação e a temperatura em que o material é deformado. (MOURO, 2007)

2.2 – CUNHAGEM

Cunhagem é um processo de prensagem geralmente realizado a frio em que as superfícies das peças são limitadas pelas matrizes de modo que o perfil e a impressão sejam reproduzidos perfeitamente. A cunhagem antigamente era realizada em prensas ou martelos de forja, submetendo o metal a uma deformação entre as duas partes da matriz fazendo ultrapassar o limite de escoamento sob compressão do metal. Limite este que depende de cada tipo de material. Geralmente aumenta-se a carga acima deste limite, de 3 a 5 vezes, para conseguir a deformação desejada. E, por fim, o corte das rebarbas restantes do processo. Os metais usados na cunhagem incluem aços-carbono e aços-liga com 0,30% de carbono, levando-se em conta que a capacidade de cunhagem diminui à medida que os teores de carbono e de seus elementos de liga aumentam. (CHIAVERINI, 1986).

A cunhagem é um processo de deformação apenas superficial muito aplicado em objetos decorativos como medalhas, moedas e outros, ou quando se deseja grande precisão dimensional como na indústria automobilística. Uma característica interessante deste processo é o tipo de ferramental e a necessidade de montagem em moldes (matriz). Os moldes têm como principal função, introduzir tensões de compressão nas laterais da ferramenta, de modo a impedir o surgimento (ou reduzir a intensidade) de tensões de tração tangenciais durante o esforço de deformação. Tais tensões são as responsáveis pelo surgimento de trincas e deformações nas ferramentas. Devido à elevada força a ser aplicada no objeto a ser cunhado para definir a impressão o processo necessita de uma prensa de alta capacidade. (DE MELO, 2014)

A operação de cunhagem é um processo muito antigo utilizado na fabricação de moedas há mais de 2600 anos. Antigamente era um processo manual. O desenho a ser utilizado era gravado de forma "espelhada", em baixo relevo, em uma bigorna. Em seguida o disco de metal, previamente aquecido, era pressionado sobre esta gravação com o auxilio de um punção, onde se aplicava a pressão necessária com um martelo, transferindo assim o desenho do cunho para o metal. Este processo produzia moedas com um desenho gravado em apenas uma das faces. (DE MELO, 2014)

A figura abaixo exemplifica os objetos que faziam parte do processo de cunhagem:

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Figura 01: Cunhagem Manual

Estes processos foram melhorados com a invenção de diversos tipos de máquinas e ferramentas, tanto manuais quanto movidas por tração animal, roda de água, vapor e eletricidade. Um dos fatos mais marcantes do contexto da cunhagem foi a invenção do balancim Figura 02, no século XVI, também chamado de prensa de parafuso ou rosca. Dos mais variados tamanhos, para cunhar das menores moedas até os grandes patacões, aos poucos este “engenho” foi sendo adotado por todas as casas da moeda européias e do novo mundo. Com exceção das moedas batidas pelos holandeses no Recife, as primeiras moedas cunhadas em solo brasileiro, a partir da abertura da Casa da Moeda da Bahia, em Salvador, em 1694, foram feitas com este tipo