Sebenta · Executar perfilados por forjamento (UC04888)

Introdução

Esta sebenta é o manual completo da unidade curricular Executar perfilados por forjamento, do curso de Artesão/ã das Artes do Metal. Acompanha todo o percurso profissional de uma peça forjada: interpretar o desenho técnico, preparar materiais e ferramentas, forjar o perfilado e, por fim, montar e acabar a peça.

O forjamento é um dos ofícios mais antigos do mundo, e continua vivo em oficinas, ateliês, estúdios de design, espaços públicos e feiras de artesanato. Uma grade, um corrimão, um puxador decorativo ou uma peça de escultura em ferro seguem sempre a mesma lógica de trabalho: papel, material, calor, martelo e acabamento.

Forjar é dar forma ao metal no estado sólido, por golpes de martelo ou pressão de uma prensa, quase sempre depois de o aquecer. Não se confunde com a fundição, em que o metal é fundido e vazado num molde, nem com a laminagem, o processo industrial que produz as barras e chapas que chegam à oficina. Os perfilados que aqui se trabalham partem dessas barras laminadas e ganham, na forja, a forma, a secção e o desenho pedidos.

Objetivos de aprendizagem (referencial): interpretar desenhos técnicos e esboços de perfilados; selecionar e preparar materiais, ferramentas e equipamentos; aplicar técnicas de traçagem, aquecimento, forjamento a quente e a frio, moldagem e soldadura; montar estruturas complexas e realizar o acabamento (lixamento, polimento, pintura e proteção contra corrosão); e cumprir rigorosamente as normas de segurança, saúde no trabalho e da qualidade.

1. O ferro e os seus tipos

O ferro que se trabalha na forja não é um material único: cada tipo tem propriedades diferentes, e escolher mal condiciona toda a peça.

Ferro forjado tradicional, aço macio e aços ao carbono

• O ferro forjado tradicional (ferro pudelado) é quase ferro puro com fibras de escória no interior. É muito tolerante ao calor, caldeia com facilidade e resiste bem à corrosão, por isso se encontra em grades e portões com mais de um século. Deixou de ser produzido industrialmente: hoje só se obtém de recuperação ou de fornecedores especializados, e usa-se sobretudo em restauro.
• O aço macio (baixo teor de carbono, tipicamente o aço de construção S235JR da norma EN 10025-2) é o material de trabalho corrente. O que hoje se vende e se chama "ferro forjado" é, quase sempre, aço macio trabalhado na forja. É dúctil, fácil de soldar e de trabalhar a quente e a frio.
• O aço ao carbono médio ou alto é mais duro e menos maleável. Usa-se em ferramentas, molas e arestas de corte, porque é o único destes materiais que endurece por têmpera (aquecer e arrefecer bruscamente). No aço macio a têmpera praticamente não tem efeito.
• O ferro fundido (ferro gusa, com muito carbono) não se forja: é frágil e parte ao martelo. Reconhece-se em peças moldadas antigas, como tampas, pés de bancos e radiadores.
• O aço galvanizado (com revestimento de zinco) nunca se aquece na forja nem se solda sem remover o zinco: liberta fumos tóxicos (ver capítulo 2).

Formatos de barra e chapa

O material chega à oficina em diferentes formatos e dimensões. As barras laminadas a quente têm dimensões e tolerâncias normalizadas: EN 10058 para barra plana, EN 10059 para barra quadrada e EN 10060 para barra redonda. No desenho, a secção indica-se assim: Ø12 (redondo de 12 mm de diâmetro), □12 ou 12x12 (quadrado de 12 mm de lado), 40x8 (plana com 40 mm de largura e 8 mm de espessura).

Massa por metro: saber quanto pesa

A massa volúmica do aço é cerca de 7850 kg/m³. A massa de uma barra obtém-se multiplicando a área da secção pelo comprimento e pela massa volúmica.

Exemplo resolvido. Quanto pesam 3,5 m de quadrado 12x12?

1. Área: 12 × 12 = 144 mm² = 0,000144 m².
2. Massa por metro: 0,000144 × 7850 = 1,13 kg/m.
3. Massa total: 3,5 × 1,13 ≈ 3,96 kg.

Saber a massa ajuda a encomendar material, a orçamentar e a planear o manuseamento de peças grandes.

Exemplo resolvido: escolher o material para uma grade decorativa

Uma grade decorativa de janela, com espirais no centro e moldura estrutural.

1. Moldura estrutural: barra quadrada de aço macio, resiste bem a esforços e solda com facilidade.
2. Espirais decorativas: barra redonda ou plana fina de aço macio, fácil de curvar a quente.
3. Remates finos: barra plana estreita, dá um acabamento mais elegante às pontas.
4. Se for o restauro de uma grade antiga: identificar primeiro o material original; se for ferro pudelado e o restauro exigir autenticidade, procurar ferro de recuperação.

A escolha nunca é apenas estética: também é uma decisão sobre como a peça vai ser trabalhada mais adiante.

2. Segurança e saúde no trabalho na forja

A forja reúne calor extremo, ferramentas pesadas, faíscas, gases e ruído. Nenhuma técnica compensa um acidente evitável, e por isso este capítulo vem antes de qualquer ferramenta.

Riscos principais

• Queimaduras por contacto com ferro quente, bigornas, ferramentas ou fornos. À luz normal da oficina, o aço deixa de mostrar cor abaixo de uns 500 a 600 °C, mas continua a queimar muito abaixo disso: uma peça "preta" pode estar a várias centenas de graus.
• Faíscas, carepa e projeções de metal, sobretudo no martelamento, no corte a plasma e na rebarbadora.
• Ruído acumulado ao longo de um dia de trabalho com martelos e máquinas de corte.
• Monóxido de carbono (CO), produzido pelas forjas a carvão e a gás: é invisível, não tem cheiro e causa dores de cabeça, tonturas e, em concentração elevada, a morte. Exige ventilação permanente e, de preferência, um detetor de CO.
• Fumos e gases libertados pelos fornos, pela soldadura e pelos maçaricos de oxiacetileno.
• Fumos de zinco ao aquecer ou soldar aço galvanizado, que causam a febre dos fumos metálicos (sintomas semelhantes a uma gripe). Regra absoluta: nunca se põe aço galvanizado na forja.
• Quedas de ferramentas ou de peças mal fixadas, e incêndio (carvão, gás, faíscas sobre materiais combustíveis).

Equipamento de proteção individual (EPI)

O vestuário de trabalho deve ser de fibras naturais (algodão, lã): as fibras sintéticas derretem e colam-se à pele com uma faísca.

Enquadramento legal em Portugal

• Lei n.º 102/2009, de 10 de setembro: regime jurídico da promoção da segurança e saúde no trabalho (obrigações do empregador e do trabalhador, avaliação de riscos).
• Decreto-Lei n.º 348/93, de 1 de outubro, e Portaria n.º 988/93, de 6 de outubro: prescrições mínimas para a utilização de EPI.
• Decreto-Lei n.º 50/2005, de 25 de fevereiro: segurança na utilização de equipamentos de trabalho (rebarbadoras, prensas, serras).
• Decreto-Lei n.º 182/2006, de 6 de setembro: exposição ao ruído. Valor de ação inferior de 80 dB(A) e superior de 85 dB(A) (exposição diária de 8 horas); valor limite de 87 dB(A), contando já com a atenuação dos protetores.

Outros recursos de segurança obrigatórios

• Extintores de incêndio acessíveis em toda a oficina, e um balde de água ou areia junto à forja.
• Kits de primeiros socorros completos e à vista; uma queimadura arrefece-se com água corrente durante vários minutos.
• Sistemas de ventilação para eliminar fumos e gases nocivos, sobretudo perto da forja e da soldadura.
• Uma zona própria para pousar peças quentes, longe da passagem, e o hábito de avisar "quente" ou marcar a peça.
• Cumprimento das normas de segurança e saúde no trabalho e das normas da qualidade em todas as fases.

3. Ferramentas manuais e equipamentos de forja

Martelos, marretas e bigornas

• Martelos de forja existem em diferentes tamanhos e formas. O mais comum é o martelo de pena: uma face plana para achatar e uma pena (aresta arredondada) para estirar o material numa direção. Os martelos leves servem para acabamento e detalhe; os pesados para mover grandes volumes de material.
• Marretas dão golpes mais fortes, usadas a duas mãos ou por um ajudante que bate onde o ferreiro indica.
• A bigorna tem várias zonas, cada uma com a sua função:

Ferramentas de forja complementares

• Tenazes: seguram a peça quente com firmeza. Há bocas para redondo, quadrado e plano; uma tenaz que não ajusta à barra deixa a peça rodar ou saltar ao golpe.
• Talhadeira a quente: fina e afiada, corta o ferro incandescente; arrefece-se na água com frequência para não destemperar. A talhadeira a frio tem ângulo de corte mais aberto e nunca se usa no ferro quente (perde a têmpera).
• Degoladeiras: pares de ferramentas de face arredondada que marcam gargantas e ombros na barra.
• Estampas: pares de ferramentas com uma cavidade (meia-cana, sextavada) que dão uma secção regular.
• Punções: abrem furos a quente, com o apoio do furo redondo da bigorna.
• Assentador: ferramenta de face plana que se coloca sobre a peça e recebe o golpe, para alisar superfícies.
• Chaves de torção e garfos de dobrar: para torcer barras e dobrar com controlo.

Torno de bancada e fixação

• O torno de bancada fixa a peça para operações de corte, dobragem ou acabamento. Para trabalho a quente usa-se o torno de forja (torno de pé), robusto e preparado para receber golpes; o torno de serralheiro, com maxilas temperadas e estriadas, marca o ferro quente e pode perder a têmpera das maxilas.
• Grampos e alicates de pressão dão fixação rápida em operações pontuais.
• Dispositivos de fixação garantem a estabilidade da peça ao longo de todo o trabalho.

Forjas e equipamentos de aquecimento

Os maçaricos de oxiacetileno completam o equipamento para trabalhos de aquecimento mais localizado.

Preparar e operar a forja a carvão

1. Limpar a lareira: retirar cinza e escória (a massa vítrea que se forma no fundo e tapa a entrada de ar).
2. Acender papel ou aparas sobre o algaraviz (a entrada de ar) e cobrir com carvão de forja humedecido; dar ar aos poucos com o ventilador ou o fole.
3. Deixar formar um coração de fogo compacto de coque incandescente. A peça coloca-se dentro desse coração, coberta, e não diretamente em frente ao jato de ar, onde o excesso de oxigénio a oxida e cria mais carepa.
4. Regular o ar conforme a necessidade: mais ar, mais calor. Juntar carvão pelas bordas, não por cima da peça.
5. No fim, cortar o ar e deixar o fogo apagar-se sozinho, ou espalhá-lo; nunca abandonar a forja acesa.

Preparar e operar a forja a gás

1. Verificar mangueiras, abraçadeiras e regulador; procurar fugas com água e sabão, nunca com chama.
2. Garrafa de gás na vertical, afastada da forja e das faíscas.
3. Abrir a ventilação, acender segundo as instruções do fabricante (normalmente com a chama piloto ou o isqueiro já junto ao queimador antes de abrir o gás) e regular a pressão.
4. Deixar a forja aquecer até o interior estabilizar antes de meter a primeira peça.
5. No fim, fechar primeiro a garrafa, deixar queimar o gás da mangueira e só depois fechar a válvula do queimador.

Ferramentas de corte e medição

• Serras manuais e elétricas para cortes retos em barra.
• Tesouras de corte para chapa de ferro.
• Máquinas de corte a plasma para cortes rápidos e precisos, mesmo em chapas espessas (exigem filtro de tonalidade adequada e ventilação).
• Paquímetros, micrómetros, réguas de aço e fita métrica confirmam a medida a frio, antes e depois de forjar.

4. Interpretar desenhos técnicos e esboços de perfilados

Interpretar corretamente os desenhos técnicos é o primeiro critério de desempenho desta UC, e por boa razão: tudo o que vem depois depende de uma leitura exata.

O que procurar num desenho de perfilado

1. Dimensões gerais da peça: altura, largura, comprimento.
2. Secção do material: redonda, quadrada ou plana, e respetiva medida (Ø12, □12, 40x8).
3. Detalhes decorativos: espirais, curvas, torções, remates, número de elementos repetidos.
4. Escalas e cotas: a medida lê-se na cota, nunca medindo o papel com a régua. Numa escala 1:10, 1 cm no papel são 10 cm na peça.
5. Tolerâncias e referências a normas que o cliente ou o projeto exijam.
6. Uniões: onde há soldadura, rebite, colar ou encaixe.

Esboço, desenho cotado e desenho à escala real

• O esboço é feito à mão livre para fixar a ideia com o cliente. Serve para decidir o desenho, não para executar.
• O desenho cotado define medidas, secções e uniões. É o documento de execução.
• O desenho à escala 1:1, traçado com giz sobre a mesa de traçagem ou o chão da oficina, é a ferramenta clássica do ferreiro: as peças quentes pousam-se em cima dele para comparar a forma, e serve de gabarito para dobrar volutas iguais.

Exemplo resolvido: ler um desenho de corrimão

Um desenho pede um corrimão de barra plana 40x8 mm com 1,20 m, e balaústres em redondo Ø12 espaçados 150 mm eixo a eixo, o primeiro e o último a 150 mm de cada extremidade.

1. Número de espaços: 1200 ÷ 150 = 8 espaços.
2. Número de balaústres: 8 espaços têm 9 posições, mas as duas das extremidades ficam para os pilares; restam 7 balaústres, nas posições 150, 300, 450, 600, 750, 900 e 1050 mm.
3. Espaço livre entre balaústres: 150 menos 12 = 138 mm. Se a peça for uma guarda, este vão tem de cumprir o que o projeto e a regulamentação aplicável exigirem; confirma-se antes de cortar.
4. Massa da barra plana: 1,20 × 2,51 ≈ 3,0 kg.
5. Sequência: cortar e endireitar as barras, traçar as posições dos balaústres na barra plana, forjar os elementos e só depois montar.

Um desenho bem interpretado transforma-se num plano de trabalho antes de qualquer aquecimento.

Analisar o desenho de uma peça de mobiliário

Numa mesa de apoio em ferro forjado (tampo de vidro sobre uma estrutura), o desenho mostra normalmente uma vista de frente, uma vista lateral e uma vista de cima. Lê-se em conjunto: a vista de cima dá o formato do aro do tampo, a de frente dá a altura e o desenho das pernas, a lateral confirma se as pernas são retas ou abertas. Antes de forjar, lista-se cada componente (4 pernas, aro, travessas, elementos decorativos), com secção, comprimento e quantidade: é a lista de material que guia o corte.

Planear a sequência de operações

Depois de ler o desenho, decide-se a ordem: o que se estira primeiro, o que se dobra, o que se torce antes de dobrar, o que se solda depois, que peças se preparam em paralelo. As torções fazem-se, em regra, com a barra ainda direita; as volutas depois de adelgaçar a ponta. Esta decisão poupa reaquecimentos e combustível, e evita erros que só aparecem tarde no processo.

5. Preparar materiais e ferramentas

Selecionar o material certo

• Escolher o tipo de ferro conforme a função da peça: decorativa, estrutural ou de ferramenta.
• Confirmar o formato e a dimensão da barra ou chapa contra o desenho técnico.
• Verificar se o material tem defeitos visíveis: fendas, ferrugem profunda, deformações. Confirmar que não é galvanizado (superfície cinzenta cristalizada ou baça, com aspeto de zinco).
• Calcular o comprimento de corte: não é a medida final da peça, porque o forjamento redistribui o material (ver cálculos a seguir). Juntar uma margem para as pontas por onde se agarra com a tenaz, para acertar no fim e para a carepa (óxido) que cada aquecimento consome.

Calcular o comprimento de corte

Na forja, o volume do material mantém-se praticamente igual: o que diminui numa direção aparece noutra. É a regra de base para calcular comprimentos.

Estirar: quero passar 50 mm de quadrado 12x12 para quadrado 8x8. Que comprimento fica?

• Volume inicial: 12 × 12 × 50 = 7200 mm³.
• Comprimento final: 7200 ÷ (8 × 8) = 112,5 mm.

Ponta piramidal: um montante de quadrado 12x12 deve ter 800 mm no fim, com uma ponta piramidal de 60 mm para cravar no solo. Quanto corto?

• Volume da pirâmide: 1/3 × 144 × 60 = 2880 mm³, o que corresponde a 2880 ÷ 144 = 20 mm de barra.
• A ponta de 60 mm "gasta" só 20 mm de barra, por isso a peça ganha 40 mm ao forjar.
• Comprimento de corte teórico: 800 menos 40 = 760 mm, mais uma pequena margem para acertar.

Dobras e curvas: mede-se pela linha média da secção (o meio da espessura), porque o lado de fora estica e o lado de dentro encolhe.

• Argola com diâmetro interior 50 mm em redondo Ø10: diâmetro médio 50 + 10 = 60 mm; comprimento = π × 60 ≈ 188,5 mm.
• Curva a 90° com raio: barra plana 40x8 dobrada na espessura, raio interior 20 mm. Raio médio 20 + 4 = 24 mm; arco = π/2 × 24 ≈ 37,7 mm.
• Voluta (espiral): uma aproximação útil é comprimento ≈ π × n × (D + d) ÷ 2, com n o número de voltas, D o diâmetro exterior e d o diâmetro de arranque, medidos na linha média. Para 1,5 voltas, D = 100 mm e d = 20 mm: π × 1,5 × 60 ≈ 283 mm. Confirma-se sempre com um arame dobrado sobre o desenho 1:1 e, numa série, forjando primeiro uma peça de teste.

Preparar as ferramentas com antecedência

• Verificar o estado de martelos, tenazes e bigornas: cabos firmes, cabeças bem encunhadas, sem rachas nem rebarbas na cabeça (as rebarbas soltam-se como projéteis).
• Confirmar que o torno de bancada e os dispositivos de fixação funcionam corretamente.
• Acender a forja com antecedência, para chegar à temperatura de trabalho no momento certo.
• Reunir os instrumentos de medição e traçagem e ter um balde de água à mão para arrefecer ferramentas.

6. Traçagem no ferro

Instrumentos de traçagem e medição

• Riscadores: marcam linhas finas e precisas no material a frio.
• Pontos de marcar (punções de bico): fazem pequenas marcas cónicas que resistem ao aquecimento.
• Giz de esteatite (pedra-sabão) ou marcador de metal: marcas visíveis a frio e no desenho 1:1.
• Compassos: transferem medidas e desenham arcos e circunferências.
• Esquadros: garantem ângulos retos e perpendiculares.
• Paquímetros e micrómetros: medem espessuras e diâmetros com grande precisão.
• Réguas de aço e fita métrica: medições lineares, resistentes ao ambiente da forja.

Técnicas de traçagem

1. Marcar os pontos de dobra, de torção e de corte a frio, antes de qualquer aquecimento.
2. Transformar as marcas que têm de sobreviver ao fogo em pontos de marcar ou num pequeno entalhe feito com a talhadeira: uma linha de riscador ou de giz desaparece debaixo da carepa ao primeiro aquecimento.
3. Usar o esquadro para garantir marcas perpendiculares ou no ângulo exato pedido pelo desenho.
4. Ter em conta a deformação do martelamento: o golpe reduz a espessura na direção em que bate e o material escoa para os lados e para o comprimento. Uma marca feita perto de uma zona a estirar desloca-se.
5. Confirmar as marcas com paquímetro ou régua de aço antes de avançar para o aquecimento.

Uma traçagem cuidada é o que separa uma peça exata de uma peça "mais ou menos".

7. Processos de aquecimento

A cor do ferro como termómetro

O aço muda de cor à medida que aquece, e essa cor é o principal indicador de temperatura na oficina tradicional. Os valores são aproximados e dependem da luz: ao sol o mesmo aço parece mais frio, na penumbra parece mais quente. Por isso a forja fica, de preferência, num canto com pouca luz direta.

Aquecer bem

• Aquecer de forma gradual e uniforme em toda a secção: uma barra que está amarela por fora e vermelha por dentro deforma-se só à superfície.
• Aquecer só a zona que se vai trabalhar. Cada calda (cada ida ao fogo) gasta tempo, combustível e material, porque forma carepa.
• Secções finas (pontas de voluta) aquecem e queimam muito mais depressa do que o resto da barra: vigiar sempre.
• Para limitar o calor a uma zona (por exemplo, uma torção), arrefece-se a zona vizinha com um pouco de água.

Aquecimento localizado

O maçarico de oxiacetileno permite aquecer apenas a zona onde se vai trabalhar, útil em reparações, dobras muito localizadas ou ajustes em peças já montadas. Depois do aquecimento localizado, a peça manuseia-se sempre com tenazes, nunca com a mão.

Arrefecimento e tratamentos térmicos

• O aço macio pode arrefecer ao ar. Arrefecer em água uma peça de aço macio não a endurece de forma útil, mas não se faz em peças de aço ao carbono sem saber o que se pretende: nestas, a água tempera e pode fissurar.
• Normalizar (aquecer até ao vermelho-cereja vivo e deixar arrefecer ao ar) alivia as tensões depois de muito trabalho.
• Recozer (aquecer e arrefecer muito devagar, por exemplo enterrado em cinza) amacia o material encruado.
• Têmpera e revenido só fazem sentido em aço de médio ou alto carbono, para ferramentas.

Exemplo resolvido: preparar a forja para uma sessão de trabalho

1. Acender a forja (a carvão ou a gás) com 15 a 20 minutos de antecedência e abrir a ventilação.
2. Na forja a carvão, formar um coração de fogo limpo e profundo; na forja a gás, deixar estabilizar o interior.
3. Introduzir a peça, rodá-la de vez em quando e retirá-la quando toda a zona a trabalhar tiver a cor pretendida.

8. Forjamento a quente: martelamento, dobragem e torção

Martelamento

O martelamento é o gesto central do ofício.

• Apoiar a peça na zona certa da bigorna, conforme a operação: mesa, aresta ou bico.
• Golpear com força constante e controlada, não com força máxima em cada pancada.
• Rodar a peça entre golpes (um quarto de volta, por exemplo, numa barra quadrada) para manter a secção regular.
• Voltar ao fogo sempre que o ferro desce ao vermelho escuro.

Operações básicas da forja

Furar a quente em vez de furar com broca tem uma vantagem: o punção afasta as fibras em vez de as cortar, e a zona do furo fica mais resistente e com um alargamento característico.

Dobragem e torção

• Dobrar o ferro sobre o bico da bigorna, sobre a aresta da mesa (dobras vivas) ou num garfo de dobrar. Uma dobra em ângulo vivo tende a afinar o canto exterior; se o desenho pede um canto cheio, recalca-se a zona antes de dobrar.
• Torcer: aquecer uniformemente a zona a torcer, prender uma ponta no torno de forja e rodar a outra com a chave de torção, de forma contínua. A torção só é visível em secções com arestas (quadrado, plano). O comprimento torcido encurta ligeiramente, por isso torce-se antes de cortar à medida final.

Exemplo resolvido: forjar uma voluta decorativa

Uma barra redonda Ø10 deve terminar numa voluta de duas voltas.

1. Calcular o comprimento da voluta pela fórmula da linha média e marcar esse comprimento com um ponto.
2. Aquecer a ponta até ao amarelo e adelgaçar em cone nos últimos centímetros: uma voluta com ponta fina fica mais elegante e fecha melhor.
3. Com a ponta ao vermelho-cereja ou laranja, dobrar o início da voluta sobre a aresta da mesa, virando a ponta para dentro.
4. Enrolar progressivamente, com a peça na mesa, batendo na parte que sobressai; reaquecer sempre que a peça perde cor, sem deixar queimar a ponta fina.
5. Comparar em cada calda com o desenho 1:1 até completar as duas voltas.

Dobrar e torcer a quente são as duas técnicas que dão ao ferro forjado a sua assinatura visual mais reconhecível.

9. Forjamento a frio: prensas e ferramentas mecânicas

O forjamento a frio molda o ferro à temperatura ambiente, com força mecânica em vez de calor. Usa-se em secções finas, em séries de peças iguais e em ajustes depois do forjamento a quente.

• Prensas (manuais, hidráulicas ou de fuso) aplicam força controlada e repetível, ideais para dobras rigorosas, estampar e séries de peças iguais.
• Máquinas de dobrar volutas e calandras curvam barras e fazem arcos de raio constante.
• Torção a frio: barras quadradas finas podem torcer-se a frio com máquinas próprias.
• Ferramentas simples de bancada: garfos de dobrar, gabaritos de volutas e o torno.

O que muda a frio

• O material encrua: fica mais duro e menos dúctil à medida que se deforma. Se tiver de continuar a ser trabalhado, recoze-se.
• Cada material e cada secção têm um raio mínimo de dobra a frio; abaixo dele, o lado exterior fissura.
• A força necessária cresce muito com a espessura: o que se dobra à mão numa barra de 6 mm pode exigir uma prensa numa de 16 mm.
• A frio há retorno elástico: a barra "volta atrás" um pouco depois de largada, por isso dobra-se ligeiramente além do ângulo pretendido.

Quando escolher quente ou frio

Um bom artesão combina os dois métodos: quente para moldar a forma geral, frio para afinar o detalhe final.

10. Moldagem, moldes e matrizes

Técnicas de moldagem

Além do martelamento livre, existem técnicas de moldagem que ajudam a repetir formas com exatidão:

• Gabaritos (moldes de dobragem): uma voluta ou um arco feitos em barra grossa e fixos no torno ou na mesa; a barra quente é enrolada à volta, e todas as peças saem com o mesmo desenho.
• Guias e batentes fixos na bigorna ou na bancada, para repetir o ponto de dobra.
• Bloco de estampar: bloco de aço com cavidades de várias formas e furos, onde se moldam côncavos, se endireitam discos e se forjam cabeças.

Moldes e matrizes

• Moldes e matrizes impõem uma forma final ao ferro por pressão ou impacto.
• No forjamento em matriz aberta (o da oficina artesanal), as ferramentas só moldam parte da peça: estampas, degoladeiras, bloco de estampar.
• No forjamento em matriz fechada (o industrial), a peça é esmagada entre duas matrizes que contêm a forma completa, num martelo-pilão ou numa prensa; o excesso sai como rebarba, que depois se corta.
• A placa de cabeças (uma placa com um furo à medida da barra) permite formar cabeças de rebite ou de cravo sempre iguais.
• Reduzem a variação entre peças e aceleram a produção em série.
• Exigem conservação cuidada: uma matriz danificada transmite o defeito a todas as peças seguintes.

11. Soldadura, uniões e montagem de perfilados

Caldeamento: a soldadura do ferreiro

O caldeamento (soldadura por forja) une duas peças de ferro martelando-as juntas à temperatura de caldear, perto do branco (cerca de 1250 a 1300 °C no aço macio).

1. Preparar as duas faces: recalcar e dar-lhes uma forma ligeiramente convexa, para que a escória seja expulsa do centro para fora.
2. Aquecer até ao vermelho vivo e aplicar fundente (bórax ou areia siliciosa fina), que protege as faces da oxidação.
3. Continuar a aquecer até ao branco, sem deixar queimar.
4. Sobrepor rapidamente as peças na bigorna e dar golpes firmes do centro para as bordas; depois trabalhar a zona para lhe dar a secção final.

O ferro pudelado caldeia com mais facilidade do que o aço macio; os aços com mais carbono exigem temperatura mais baixa e mais cuidado.

Processos de soldadura por arco e a gás

Regras comuns: escolher o processo e o consumível adequados ao material e à espessura; limpar as superfícies (sem carepa, tinta, óleo nem zinco); fixar e pontear antes de soldar; verificar a resistência e o aspeto do cordão; deixar arrefecer antes de manusear.

Uniões tradicionais sem soldadura

Nas peças forjadas de carácter tradicional, muitas uniões fazem-se sem soldadura à vista:

• Rebite a quente: o rebite entra quente no furo, forma-se a cabeça e, ao arrefecer, encolhe e aperta as peças.
• Colar (abraçadeira forjada): uma tira de barra plana dobrada a quente à volta de dois ou mais elementos, que aperta ao arrefecer.
• Espiga e furo: a ponta de uma barra é reduzida (espiga) e passa por um furo da outra; a espiga é depois recalcada ou rebitada.
• Parafusos e ligações desmontáveis, úteis para transporte e instalação.

Montar estruturas complexas

• Montar sobre uma mesa de montagem plana ou sobre o desenho 1:1, com dispositivos de fixação a posicionar cada componente.
• Montar por etapas: primeiro a estrutura principal, depois os elementos decorativos.
• Pontear (pequenos pontos de soldadura) antes de soldar tudo, para poder corrigir.
• Verificar esquadria e nivelamento ao longo da montagem: esquadro nos cantos e medida das diagonais (num retângulo em esquadro, as duas diagonais são iguais).
• Soldar de forma alternada (um lado, depois o oposto), para que o calor não empene a estrutura.
• Confirmar, no final, que a estrutura montada corresponde ao desenho técnico original.

Exemplo resolvido: montar uma grade em três etapas

1. Estrutura principal: pontear a moldura, medir as diagonais e só então soldar os cantos.
2. Elementos intermédios: fixar os balaústres ou volutas, confirmar o espaçamento do desenho e pontear; soldar ou rebitar.
3. Remates: fixar os detalhes decorativos finais e verificar o alinhamento geral antes da soldadura final.

Verificar o esquadro em cada etapa evita que pequenos desvios se acumulem até ao fim, quando já não há correção fácil.

12. Acabamento: lixamento, polimento, pintura e proteção contra corrosão

Preparação da superfície

Nenhum revestimento dura sobre carepa solta, ferrugem, óleo ou pó. Antes do acabamento:

• Retirar a carepa e a ferrugem com escova de aço (manual ou em rebarbadora), lixa ou disco de lamelas.
• Decapagem química, quando se justifica, seguida de lavagem e secagem.
• Granalhagem: projeção de granalha de aço ou de outro abrasivo sem sílica livre (a areia siliciosa liberta pó de sílica cristalina, que causa silicose).
• Desengordurar com o produto indicado pelo fabricante da tinta e deixar secar.

Lixamento e polimento

• Lixas de grão decrescente (grosso para desbastar, fino para acabar) removem rebarbas e marcas indesejadas.
• Discos de polimento e de lamelas montados em rebarbadora tratam superfícies mais amplas.
• Pastas de polimento dão brilho a zonas específicas, como puxadores ou detalhes decorativos.
• Prestar atenção especial a cantos e soldaduras, onde se acumulam mais rebarbas.
• O pó metálico do lixamento exige máscara e boa ventilação.

Pintura e revestimento

A galvanização por imersão a quente faz-se mergulhando a peça num banho de zinco fundido (cerca de 450 °C), numa empresa especializada; não é um processo eletroquímico. É feita depois de todo o forjamento e soldadura, porque o aço galvanizado não volta à forja. Galvanização seguida de pintura (sistema duplex) é das proteções mais duráveis para o exterior.

A cera aplica-se muitas vezes com a peça morna, para que penetre e forme uma película uniforme; a peça não pode estar tão quente que a cera fume.

Proteção contra a corrosão

• Preparar a superfície antes de qualquer revestimento: limpar, desengordurar, remover ferrugem e carepa solta.
• Escolher o sistema conforme o ambiente: interior seco aceita cera, óleo ou verniz; exterior exige esquema de pintura com primário anticorrosivo, galvanização ou ambos; junto ao mar ou em zonas industriais a exigência é maior.
• Aplicar a tinta em camadas finas e uniformes, respeitando os tempos de secagem entre demãos indicados pelo fabricante.
• Evitar pontos onde a água se acumula (cavidades, juntas abertas): selar ou dar escoamento.
• Verificar ao longo do tempo sinais de corrosão precoce e reforçar o revestimento sempre que necessário.

A proteção contra a corrosão prolonga a vida da peça muito além do dia em que saiu da forja: é o que garante que o acabamento e o rigor de todo o processo anterior não se perdem em poucos meses.

13. Normas da qualidade e controlo da peça

A qualidade de uma peça forjada mede-se em três planos: precisão (cumpre o desenho), estética (acabamento cuidado e coerente) e durabilidade (uniões e proteção adequadas).

Controlo ao longo do processo

Tolerâncias e registos

• As tolerâncias dizem quanto a medida real pode desviar-se da cota (por exemplo, ±2 mm num comprimento). Se o desenho não as indicar, combinam-se com o cliente ou seguem-se as da oficina.
• Numa série, aprova-se a primeira peça contra o desenho e usa-se como referência para as seguintes.
• Registam-se os desvios e as correções numa ficha de controlo, para que o mesmo erro não se repita.
• Muitas empresas organizam estes procedimentos segundo um sistema de gestão da qualidade (a norma ISO 9001 é a referência mais comum); o cliente ou o projeto podem ainda exigir normas de produto específicas.

Erros comuns

• Escolher o material errado para a função da peça, sem confirmar contra o desenho técnico.
• Ignorar o EPI, sobretudo em operações rápidas ou consideradas "simples".
• Começar a forjar sem plano, decidindo a sequência de operações à medida que o ferro já arrefece.
• Aquecer até faiscar por impaciência, queimando o aço.
• Martelar ferro já frio, arriscando fissuras em vez de moldagem.
• Usar o torno de serralheiro para trabalho a quente, marcando a peça e estragando as maxilas.
• Soldar sem verificar o esquadro, acumulando desvios que só aparecem no final.
• Lixar em excesso, apagando a textura que dava carácter artesanal à peça.
• Saltar a preparação da superfície antes de pintar, envernizar ou aplicar cera.

Glossário

• Perfilado: peça de ferro trabalhada a partir de barra ou chapa até obter a forma e a secção pretendidas.
• Bigorna: bloco de aço com mesa, bico, arestas e furos, onde se apoia o ferro para martelar.
• Bico (corno): parte cónica da bigorna, usada para curvar e enrolar o ferro.
• Tenaz: ferramenta manual que segura o ferro quente sem risco de queimadura.
• Calda: cada aquecimento da peça na forja.
• Carepa: camada de óxido que se forma e se solta da superfície do aço quente.
• Estirar: reduzir a secção de uma barra, aumentando o comprimento.
• Recalcar: engrossar uma zona da barra batendo de topo, encurtando-a.
• Caldeamento: união de duas peças de ferro por martelamento à temperatura de caldear, com fundente.
• Fundente: produto (bórax, areia siliciosa fina) que protege as faces a caldear da oxidação.
• Encruamento: endurecimento do metal causado pela deformação a frio.
• Traçagem: marcação de linhas, cortes e pontos de dobra no metal antes de o trabalhar.
• Forjamento a quente: moldagem do ferro depois de aquecido, aproveitando a sua maleabilidade.
• Forjamento a frio: moldagem do ferro à temperatura ambiente, com força mecânica.
• Matriz: ferramenta que impõe uma forma final ao ferro por pressão ou impacto, útil em séries repetidas.
• Gabarito: molde de dobragem ou desenho de referência que garante formas iguais.
• Cordão de soldadura: linha resultante da união de duas peças de metal por soldadura.
• EPI: equipamento de proteção individual, como luvas, óculos, avental, calçado de segurança e protetores auriculares.

Síntese

O forjamento de perfilados segue sempre a mesma sequência lógica: interpretar o desenho técnico e planear a sequência de operações, preparar o material certo (calculando o comprimento de corte) e as ferramentas com antecedência, traçar e aquecer o ferro à cor certa, forjar a quente ou a frio (estirar, recalcar, dobrar, torcer, moldar), e por fim montar a estrutura (soldar, caldear, rebitar) e acabar a peça (preparar a superfície, lixar, polir, pintar ou proteger). A segurança e o cumprimento das normas de qualidade acompanham todas as etapas, do início ao fim, e nunca são um passo isolado.

Exercícios resolvidos

1. Que material escolherias para restaurar uma grade do século XIX, e porquê?

Resolução: primeiro identifica-se o material original. Se for ferro pudelado (ferro forjado tradicional) e o restauro exigir autenticidade, usa-se ferro de recuperação, que se comporta como o original no fogo e no caldeamento. Como é raro, em muitas intervenções usa-se aço macio, assumindo e registando a diferença.

2. Um aluno aquece uma barra até soltar faíscas porque "quer poupar tempo". O que se arrisca?

Resolução: o aço está a queimar: oxida entre os grãos, esfarela-se ao golpe e a zona fica estragada. Para forjamento pesado basta o amarelo (cerca de 1100 a 1200 °C); para dobrar e torcer, o vermelho-cereja ou o laranja.

3. Porque é que se deve planear a sequência de operações antes de aquecer a peça?

Resolução: porque cada calda gasta tempo, combustível e material (carepa), e decidir antecipadamente o que se estira, torce, dobra ou solda primeiro evita interrupções enquanto o ferro está à temperatura de trabalho. Algumas operações têm ordem obrigatória: a torção faz-se com a barra ainda direita.

4. Distingue forjamento a quente de forjamento a frio e indica uma vantagem de cada um.

Resolução: o forjamento a quente aproveita a maleabilidade do ferro aquecido, exigindo menos força e permitindo formas complexas; o forjamento a frio usa força mecânica (prensas, máquinas de dobrar) à temperatura ambiente, com maior precisão e repetição e superfície sem carepa, mas o material encrua.

5. Uma grade tem dez elementos decorativos iguais. Que ferramenta ajuda a garantir que saem todos idênticos?

Resolução: um gabarito de dobragem ou uma matriz, que impõem a mesma forma a cada elemento, reduzindo a variação entre peças e acelerando a produção.

6. Porque é que a proteção contra a corrosão é especialmente importante numa peça de exterior?

Resolução: porque a chuva, a humidade e as variações de temperatura aceleram a formação de ferrugem. Uma peça de exterior pede um esquema de pintura com primário anticorrosivo, galvanização por imersão a quente ou os dois; cera, óleo ou verniz sozinhos são adequados ao interior.

7. Quanto pesam 4 elementos de redondo Ø10 com 960 mm cada?

Resolução: comprimento total 4 × 0,96 = 3,84 m. Massa por metro: π × 0,005² × 7850 ≈ 0,62 kg/m. Massa: 3,84 × 0,62 ≈ 2,4 kg.

8. Que comprimento de redondo Ø12 é preciso para uma argola com 80 mm de diâmetro interior?

Resolução: diâmetro médio 80 + 12 = 92 mm. Comprimento pela linha média: π × 92 ≈ 289 mm, mais a margem para a união (caldeamento ou soldadura).

9. Um amigo oferece-te tubos galvanizados para forjar uns suportes. O que respondes?

Resolução: não se forjam: ao aquecer, o zinco liberta fumos que causam a febre dos fumos metálicos. Só se poderiam usar depois de remover totalmente o zinco (decapagem ou desbaste) numa zona ventilada e com proteção respiratória; na prática, compra-se aço macio sem revestimento.