Sebenta · Executar peças de mobiliário em ferro forjado (UC04889)

Introdução

Esta sebenta acompanha o percurso completo de quem produz mobiliário em ferro forjado: mesas, cadeiras, bancos, candeeiros e outras peças que combinam robustez estrutural com valor estético. O ferro forjado tem tradição de séculos, mas continua muito procurado hoje em oficinas e ateliês, galerias de arte, estúdios de design e arquitetura, espaços públicos e feiras de artesanato.

O processo aprende-se por etapas, e cada etapa tem os seus próprios critérios de qualidade: interpretar o desenho técnico, preparar materiais e ferramentas, forjar a peça (a quente e a frio, com moldes e matrizes) e, por fim, montar e acabar a peça, com soldadura, lixamento, polimento, pintura e proteção contra corrosão. Em todas as etapas aplicam-se normas de segurança, saúde no trabalho e qualidade.

Objetivos de aprendizagem (referencial): interpretar desenhos técnicos de peças de mobiliário em ferro forjado; preparar materiais e ferramentas; forjar peças de mobiliário aplicando técnicas de forjamento a quente e a frio, moldagem, moldes e matrizes; montar e realizar o acabamento das peças forjadas, incluindo soldadura, lixamento, polimento, pintura, revestimento e proteção contra corrosão, sempre em conformidade com as normas de segurança e de qualidade.

1. O ofício do forjador de mobiliário

Chama-se ferro forjado às peças de ferro trabalhadas à forja, isto é, aquecidas e deformadas no estado sólido com martelo, bigorna e ferramentas, por oposição às peças fundidas (metal vazado em estado líquido num molde) e às peças laminadas ou estampadas em série na indústria. No mobiliário, o ferro forjado combina uma estrutura funcional (a peça tem de suportar peso e uso) com um valor decorativo (volutas, torções, motivos vegetalistas) que a distingue do mobiliário puramente industrial.

Trabalha em oficinas e ateliês (encomendas, catálogo, peças à medida), para galerias e exposições (peças de autor), com estúdios de design e arquitetura (mobiliário integrado num projeto), para espaços públicos e parques (bancos e elementos urbanos sujeitos a uso intensivo, vandalismo e intempérie) e em feiras de artesanato (peças pequenas, venda direta). O saber técnico é o mesmo; mudam a escala, a personalização e as exigências de durabilidade.

2. Tipos de ferro e a sua escolha

Não existe "um só ferro": o teor de carbono e a estrutura interna do material determinam se uma peça se forja com facilidade, se solda bem e se aceita tratamento térmico.

Propriedades a considerar

Três propriedades orientam a escolha: a maleabilidade (mudar de forma sob o martelo sem fissurar, máxima no aço macio a quente), a soldabilidade (nos aços de mais carbono a zona soldada pode endurecer e fissurar) e a resposta ao tratamento térmico: a têmpera (aquecer e arrefecer bruscamente para endurecer) só faz sentido em aço de médio ou alto carbono; no aço macio o efeito é desprezável, por isso o mobiliário não se tempera.

O "ferro" que se compra hoje

O ferro forjado histórico, obtido por pudelagem e com fibras de escória no interior, deixou de ser fabricado em escala industrial no século XX. O que hoje se chama "ferro" na oficina é, quase sempre, aço macio de construção, fornecido laminado a quente segundo a norma EN 10025-2 (designações S235JR, S275JR). Na prática do ofício diz-se "ferro doce" ou "ferro forjado", mas o material é aço de baixo carbono. É este o tipo de ferro adequado à generalidade das peças de mobiliário: deforma-se bem a quente, solda-se com facilidade e mantém boa resistência mecânica depois de trabalhado.

Ao receber material, confirma-se:

• a designação na guia ou no certificado do fornecedor (S235JR ou equivalente);
• a carepa de laminagem (camada escura de óxido à superfície), que terá de ser removida antes do acabamento;
• que o material não é galvanizado nem zincado. Aço galvanizado nunca se aquece na forja: o zinco evapora e forma fumos de óxido de zinco que provocam a febre dos fumos metálicos. Se houver peças galvanizadas na oficina, separam-se e identificam-se.

Formatos disponíveis

• Barras redondas (varão): pés, elementos decorativos curvos, volutas.
• Barras quadradas: pés e estruturas, torções decorativas (as arestas é que tornam a torção visível; num varão redondo a torção não se vê).
• Barras planas (chato): suportes de tampo e de assento, aros, grelhas, volutas de fita.
• Chapas, em várias espessuras: tampos, sapatas de pés, reforços, elementos recortados ou estampados.
• Perfilados (cantoneiras em L, perfis em T, tubo): estruturas onde é preciso rigidez com pouco peso, como os suportes de assento.

As barras laminadas vendem-se habitualmente em comprimentos de 6 m, ao quilo ou ao metro, o que torna importante saber calcular massas e comprimentos (ver capítulo 5).

Porque se escolhe uma secção e não outra

Para a mesma medida nominal (lado do quadrado igual ao diâmetro do redondo), a barra quadrada tem cerca de 27% mais secção (a razão entre as áreas é 4/π) e é cerca de 1,7 vezes mais rígida à flexão. As faces planas facilitam a traçagem, o esquadro e a soldadura de travessas. Por isso se prefere o quadrado nos pés de mesas e bancos. Nas peças que trabalham à flexão, como os suportes de assento, a forma da secção conta mais do que a quantidade de material: uma barra plana deitada dobra com facilidade, a mesma barra ao alto é muito mais rígida, e uma cantoneira junta as duas vantagens (aba horizontal para apoiar, aba vertical para dar rigidez).

Exemplo resolvido · Escolher o material para um banco de jardim

Um banco de jardim exterior precisa de pés robustos, de um apoio para ripas de madeira e de um toque decorativo. Análise da escolha:

1. Pés: barra quadrada de 20 mm, rígida à flexão e fácil de esquadrar e soldar.
2. Suporte do assento: cantoneira 40x40x4 mm, com a aba horizontal por cima para aparafusar as ripas e a aba vertical a dar rigidez; uma barra plana 40x8 deitada seria mais de 20 vezes menos rígida à flexão.
3. Travessas de ligação: barra quadrada, que triangula e impede que a estrutura "abra" quando alguém se senta ou se levanta.
4. Elemento decorativo: voluta em barra quadrada de 12 mm, que se enrola bem na forja escolar.
5. Tipo de ferro: aço macio S235JR em toda a estrutura, por forjar e soldar bem; nenhuma peça galvanizada entra na forja.
6. Acabamento previsto: sistema de proteção para exterior (ver capítulo 10), não cera.

3. Ler e interpretar desenhos técnicos

Antes de qualquer trabalho na forja, o forjador interpreta o desenho técnico da peça de mobiliário. É o primeiro critério de desempenho avaliado nesta UC: interpretar corretamente os desenhos, assegurando que todas as dimensões, especificações e detalhes do projeto sejam aplicados com precisão durante a execução.

O que contém um desenho técnico de mobiliário forjado

• Vistas (frente, lado, topo) do conjunto montado e desenhos de pormenor de cada componente.
• Escala: 1:1 para volutas e ornatos (o desenho serve de gabarito), 1:5 ou 1:10 para o conjunto. As cotas valem sempre em verdadeira grandeza, seja qual for a escala.
• Cotas: comprimentos, ângulos de dobragem, diâmetros de curvatura, distâncias entre furos ou soldaduras, em milímetros.
• Especificações de material: tipo de ferro, secção das barras (ex.: "□20" para quadrado de 20 mm, "Ø16" para redondo de 16 mm, "40x8" para barra plana, "L40x40x4" para cantoneira), espessura das chapas.
• Lista de material: tabela com a quantidade, designação, secção e comprimento de cada peça.
• Indicações de ligação e acabamento: símbolos de soldadura, furações, sistema de pintura.
• Esboços: estudos de forma à mão livre, que servem para discutir a peça com o cliente antes de desenhar à escala.

Método de leitura

1. Identificar todos os componentes da peça (pés, travessas, tampo, ligações, elementos decorativos).
2. Confirmar dimensões e ângulos de cada componente, comparando vistas diferentes entre si.
3. Verificar as especificações de material indicadas (tipo de ferro, secção).
4. Somar a cadeia de cotas: as alturas de componentes empilhados (sapata, pé, suporte, tampo ou assento) têm de dar a cota total do desenho.
5. Planear a sequência de fabrico: que componentes se forjam primeiro, que ligações se soldam depois, que elementos decorativos se acrescentam por último.
6. Confirmar os acabamentos previstos (pintura, verniz, cera) e o ambiente de utilização da peça (interior ou exterior).

Dimensões de referência e ergonomia

O desenho técnico manda, mas o forjador deve reconhecer uma cota que não serve o corpo humano e questioná-la antes de forjar. Valores de referência correntes em mobiliário para adultos:

As cotas medem-se até à superfície de uso: a altura do assento é a do topo das ripas, não a do topo da estrutura metálica; a altura da mesa é a do topo do tampo. Por isso a cadeia de cotas é tão importante.

Estabilidade

Uma peça de mobiliário é estável quando o peso (da peça e de quem a usa) cai sempre dentro do polígono de apoio, a figura formada pelos pontos onde os pés tocam o chão.

• Os pés devem ficar à face ou para fora das arestas do assento ou do tampo. Um assento que avança muito para lá dos pés tomba quando alguém se senta na ponta ou se apoia para se levantar.
• As consolas (partes do assento ou do tampo em balanço para lá dos pés) devem ser curtas.
• Quatro pés só assentam todos ao mesmo tempo se as extremidades estiverem no mesmo plano; por isso se monta sobre uma mesa plana (ver capítulo 9).
• Travessas e reforços impedem que a estrutura "abra" ou oscile de lado sob carga.

Exemplo resolvido · Interpretar o desenho de um pé de mesa com voluta

Desenho técnico: barra redonda Ø16 mm; altura do pé 710 mm, voluta incluída; tampo de 30 mm assente no topo dos pés; voluta com duas voltas e diâmetro exterior de 80 mm (medido pela linha média) no topo do pé, enrolada para fora, a servir de consola sob o tampo; travessa soldada a 150 mm da base.

1. Componente: pé de mesa em redondo de 16 mm, aço macio.
2. Cadeia de cotas: 710 mm de pé + 30 mm de tampo = 740 mm de altura da mesa, dentro do intervalo de referência para mesa de refeição.
3. Comprimento de material para a voluta (ver capítulo 5): cerca de π x 2 x (80 + 20) / 2 ≈ 314 mm, admitindo que a espiral começa num diâmetro interior de 20 mm.
4. Sequência: forjar a voluta primeiro, com a barra ainda comprida (o excedente serve de pega); depois cortar ao comprimento; por fim soldar a travessa a 150 mm da base.
5. Verificação: comparar a voluta com o desenho à escala 1:1 (usado como gabarito), confirmar a altura total com fita métrica ou régua de aço e o prumo com esquadro.

4. Ferramentas manuais e equipamentos de forja

Ferramentas manuais

Ferramentas complementares de forja:

• Degoladeiras (superior e inferior): marcam um degolado, um estrangulamento da secção, que localiza um ombro ou o início de uma afinação.
• Talhadeiras: a talhadeira a quente tem gume mais fino e corta ferro incandescente; a talhadeira a frio tem gume mais robusto e corta ferro frio. Não se trocam: a de frio perde a têmpera no ferro quente e a de quente parte no ferro frio.
• Punções e mandris: abrem furos a quente e calibram-nos.
• Estampas: pares de ferramentas com uma forma gravada que se martelam sobre a peça (ver capítulo 8).
• Chaves de torção e garfos de dobrar: dão alavanca para torcer e curvar.

Preparar as ferramentas manuais faz parte da aptidão desta UC: cabos de martelo bem encunhados e sem fissuras, faces sem rebarbas ("cogumelos" nas cabeças de punções e talhadeiras rebarbam e projetam lascas), tenazes com a boca ajustada à peça do dia e bigorna firme sobre um cepo à altura correta (a mesa da bigorna à altura do nó dos dedos com o braço estendido ao longo do corpo).

Ferramentas de medição, traçagem, corte e fixação

Paquímetros, micrómetros, réguas de aço e fitas métricas medem; riscadores, compassos, esquadros e punção de marcar traçam (capítulo 6); serras manuais e elétricas, tesouras de corte para metal e rebarbadora cortam; grampos, alicates de pressão, torno de bancada, dispositivos de fixação e gabaritos de montagem seguram a peça na posição certa durante a forja e a soldadura.

Equipamentos de forja

• Forjas a carvão: aquecimento tradicional, com carvão de forja (hulha) ou coque; a temperatura controla-se pelo ar insuflado (fole ou ventilador). Permitem aquecer só um troço da barra.
• Forjas a gás (geralmente propano): câmara revestida de material refratário; temperatura mais estável, arranque e paragem rápidos, menos limpeza.
• Fornos elétricos (incluindo indução): aquecimento limpo e controlado; a indução aquece muito depressa apenas a zona dentro da bobina.
• Maçaricos oxiacetilénicos: aquecimento localizado, útil para dobras pontuais, acertos de montagem ou peças já soldadas que não cabem na forja.
• Máquinas de corte a plasma: corte rápido e preciso de chapas e perfilados.

A escolha entre carvão, gás e eletricidade depende da tradição da oficina, do volume de produção e do investimento disponível. Todas exigem boa ventilação, porque a combustão produz monóxido de carbono (ver capítulo 11).

5. Preparar materiais e ferramentas

A segunda realização desta UC é preparar materiais e ferramentas, etapa indispensável antes de qualquer aquecimento.

Sequência de preparação

1. Confirmar as dimensões e o tipo de ferro indicados no desenho técnico.
2. Fazer a lista de corte: comprimento de cada peça, incluindo o material para dobras e volutas.
3. Selecionar as barras e chapas corretas no stock (formato e secção conforme especificado) e cortá-las, identificando cada troço.
4. Verificar o estado das ferramentas manuais: martelos, tenazes e bigornas limpos, sem folgas nem danos.
5. Preparar e acender a forja, com a ventilação da oficina ligada.
6. Reunir os equipamentos de proteção individual (EPI) necessários para a tarefa.
7. Organizar o posto de trabalho: área livre de obstáculos e materiais inflamáveis, iluminação suficiente, balde de água para as tenazes, ferramentas de traçagem acessíveis.

Calcular massa e comprimento de material

A massa de uma barra calcula-se pela secção vezes o comprimento vezes a densidade do aço, cerca de 7850 kg/m³.

O comprimento desenvolvido de uma peça dobrada mede-se pela linha média da secção, que é a que não estica nem encolhe ao dobrar (o lado de fora estica, o de dentro encolhe).

• Dobra em arco: comprimento do arco = ângulo (em radianos) x raio da linha média. Numa dobra a 90°, o arco vale π/2 x (raio interior + metade da espessura).
• Voluta em espiral: comprimento ≈ π x número de voltas x (diâmetro exterior + diâmetro interior) / 2, com os diâmetros medidos pela linha média. Em alternativa, dobra-se um arame macio sobre o desenho 1:1 da voluta e mede-se o arame esticado.

Na forja o material também se perde e se desloca: a carepa (óxido que salta da superfície) come material a cada aquecimento, a afinação de uma ponta alonga a barra e o recalque encurta-a. Por isso se faz uma peça de ensaio: marca-se a barra com punção a intervalos conhecidos, forja-se a primeira peça e mede-se quanto material consumiu. As peças seguintes cortam-se com esse valor.

Exemplo resolvido · Lista de corte de um suporte em L

Um suporte em L, em barra quadrada de 20 mm, tem lados exteriores de 300 mm e 200 mm e uma dobra a 90° com raio interior de 20 mm.

1. Raio da linha média: 20 + 20/2 = 30 mm.
2. Arco da dobra: π/2 x 30 ≈ 47,1 mm.
3. Troços retos: cada lado exterior perde o raio interior mais a espessura, 20 + 20 = 40 mm. Ficam 300 - 40 = 260 mm e 200 - 40 = 160 mm.
4. Comprimento desenvolvido: 260 + 160 + 47,1 ≈ 467 mm.
5. Massa: 0,467 m x 3,14 kg/m ≈ 1,47 kg.

Uma dobra a quente em canto vivo (sem raio) comporta-se de outra maneira, porque o forjador recalca o canto antes de dobrar; nesse caso vale a medida tirada na peça de ensaio.

Preparar e operar a forja a carvão

1. Limpar o fogão da forja: retirar o clínquer (escória vítrea do carvão) e a cinza, desobstruir o algaraviz (a entrada de ar no fundo).
2. Acender papel e lenha miúda sobre o algaraviz com pouco ar; cobrir com carvão de forja humedecido à volta, que coqueifica e forma o coração do fogo.
3. Aquecer a peça dentro do coração do fogo, coberta de brasas, e não diretamente à frente da entrada de ar (zona com excesso de ar, que oxida o ferro e aumenta a carepa).
4. Controlar a temperatura pelo ar: mais ar, mais calor. Manter o fogo compacto, acrescentando carvão pela periferia.
5. No fim, cortar o ar e deixar o fogo apagar-se sob vigilância, sem brasas ao abandono.

Preparar e operar a forja a gás

1. Verificar mangueira, regulador e ligações; procurar fugas com água e sabão, nunca com chama. O propano é mais pesado do que o ar e acumula-se junto ao chão.
2. Garrafa na vertical, afastada da forja e protegida do calor.
3. Acender com a chama de ignição já pronta na boca da forja e só então abrir o gás, sem deixar acumular gás na câmara.
4. Regular a pressão e o ar para uma chama estável; uma mistura ligeiramente rica em gás reduz a carepa, mas produz mais monóxido de carbono, por isso a ventilação é indispensável.
5. Para desligar: fechar primeiro a válvula da garrafa, deixar queimar o gás que ficou na mangueira e só depois fechar o regulador.

Uma preparação incompleta obriga a interromper o forjamento com o ferro quente e a reaquecer: perde-se tempo e combustível, e cada aquecimento extra aumenta a carepa e o risco de queimar o material.

6. Traçagem e processos de aquecimento

Técnicas de traçagem no ferro

Traçar é marcar no ferro, antes de cortar ou dobrar, as linhas e pontos que orientam a execução:

• Riscador: linhas finas para cortes e trabalho a frio.
• Punção de marcar: deixa uma pequena cavidade que continua visível depois de aquecer, ao contrário do risco, que a carepa apaga. É a marca a usar para posições de dobra e limites de torção.
• Giz de esteatite (pedra-sabão): marca que resiste ao calor, útil na mesa de dobrar e sobre chapa.
• Compasso e esquadro: curvas, distâncias iguais, ângulos retos e alinhamentos.
• Pontos de referência: dobras, cortes e furos medidos sempre a partir da mesma origem, para não acumular erros.

Boas práticas: traçar sempre com a peça fixa (torno de bancada ou grampos), confirmar cada medida duas vezes antes de cortar (um corte não se desfaz) e manter as ferramentas de traçagem afiadas e calibradas. Nas peças repetidas (os quatro pés de uma mesa), traçam-se todas juntas, lado a lado, para que as marcas fiquem alinhadas.

Processos de aquecimento

O aço muda de cor à medida que aquece, e essa cor indica a temperatura aproximada. As cores dependem muito da luz: à luz do sol o ferro parece mais frio do que está, por isso se forja à sombra ou com luz controlada.

• Abaixo do vermelho escuro o aço já resiste ao martelo e pode fissurar; entre cerca de 200 e 350 °C, sem cor visível, o aço macio fica mais frágil, pelo que não se martela nem se dobra nessa gama.
• Aço queimado: se a peça solta faíscas brancas na forja, o aço está a arder. A zona queimada fica esfarelada e quebradiça e tem de ser cortada; não se recupera.
• A carepa forma-se a cada aquecimento; limpa-se com escova de aço antes de martelar zonas de acabamento, para não a incrustar na superfície.
• Aquecer uniformemente toda a zona a trabalhar, rodando a peça; um centro frio numa barra grossa com superfície quente fissura por dentro.
• Uma peça fria não mostra cor mas pode estar a várias centenas de graus: tudo o que sai da forja trata-se como quente até prova em contrário.

Exemplo resolvido · Ler a cor certa antes de martelar

Um aluno retira uma barra da forja já escurecida (a arrefecer) e começa a martelar para estirar a ponta. O que está errado e como corrigir:

1. Diagnóstico: a barra está abaixo do vermelho escuro, fora da gama de trabalho; resiste ao martelo em vez de deformar.
2. Risco: martelar abaixo do vermelho escuro pode fissurar o material, deixa marcas duras de martelo e desgasta a ferramenta sem produzir a deformação desejada.
3. Correção: devolver a peça à forja e reaquecer até ao amarelo, a cor indicada para estirar.
4. Prevenção: observar continuamente a cor, trabalhar em séries curtas de golpes e voltar à forja ao chegar ao vermelho, antes de o ferro "morrer".

7. Forjamento a quente

A terceira realização desta UC, forjar peças de mobiliário, começa pelo forjamento a quente: dar forma ao ferro incandescente por martelamento, dobragem e torção.

Operações de martelamento

Dobragem

Dobrar é curvar a barra em torno de um ponto, do bico da bigorna, de um garfo de dobrar ou de um molde. A dobra faz-se no sítio certo aquecendo só esse troço, ou arrefecendo com água a parte que não deve dobrar. O lado de fora da dobra estica e adelgaça; o de dentro engrossa. Uma dobra em canto vivo exige recalcar o canto antes de dobrar, para não ficar mais fino do que o resto.

Torção

Torcer é rodar a barra sobre o próprio eixo, a quente, criando o efeito de espiral típico do mobiliário em ferro forjado. Só se vê em barras com arestas (quadrado, plano); a torção encurta ligeiramente o troço torcido, pelo que a barra se corta com margem e se acerta depois. A regularidade depende de aquecer o troço todo à mesma cor: onde está mais quente, torce mais.

Exemplo resolvido · Voluta decorativa num pé de mesa

Sequência de forjamento a quente de uma voluta numa barra redonda:

1. Aquecer a extremidade da barra ao amarelo.
2. Afinar a ponta, reduzindo a secção gradualmente numa extensão de 3 a 4 vezes a espessura, para que a voluta comece fina e engrosse.
3. Enrolar o arranque (o "olho" da voluta) sobre o bico ou a aresta da bigorna, ao laranja.
4. Continuar o enrolamento sobre um molde de voluta ou com o garfo de dobrar, reaquecendo sempre que a cor desça ao vermelho.
5. Verificar a voluta sobre o desenho 1:1 e, se for o caso, com as restantes volutas do mesmo conjunto (por exemplo, os quatro pés de uma mesa); acertar ao vermelho cereja.

O resultado deve corresponder ao diâmetro e ao número de voltas especificados no desenho técnico.

Exemplo resolvido · Torção decorativa de uma barra

Sequência para torcer uma barra quadrada de 12 mm, criando um troço em espiral de 200 mm:

1. Marcar com punção os dois limites do troço a torcer.
2. Aquecer o troço ao laranja, de forma uniforme em todo o comprimento; arrefecer rapidamente com água um ou dois centímetros para lá de cada marca, para confinar a torção.
3. Prender uma extremidade no torno de bancada, com o limite do troço junto às mordentes, e a outra numa chave de torção.
4. Rodar de forma contínua e uniforme, sem paragens a meio, contando as voltas (ex.: duas voltas completas); acertar o alinhamento da barra antes de arrefecer, rolando-a sobre a mesa da bigorna com golpes leves de madeira ou latão.
5. Verificar o passo da espiral (deve ser constante) e medir o encurtamento, para corrigir o corte das barras seguintes.
6. Deixar arrefecer ao ar, num local sinalizado.

8. Forjamento a frio, moldagem e matrizes

Técnicas de forjamento a frio

O forjamento a frio dá forma ao aço sem aquecimento, recorrendo a força mecânica:

• Prensas (manuais, hidráulicas ou de fuso): aplicam força controlada para dobrar, achatar, estampar ou puncionar barras e chapas.
• Curvadoras e dobradoras de barra: dobram barras segundo raios definidos, com boa repetibilidade entre peças. Para chapa usa-se a quinadeira.
• Enroladoras de volutas e torcedoras: máquinas ou ferramentas de bancada que reproduzem volutas e torções em série.
• Ferramentas mecânicas de bancada: garfos, dobradoras manuais e moldes de voluta para pequenas séries.

A frio, o aço encrua: fica mais duro e menos dúctil a cada deformação. Por isso as deformações a frio são limitadas, há um raio mínimo de dobragem abaixo do qual a face exterior fissura, e a peça tem retorno elástico (volta um pouco atrás quando se liberta a força), o que obriga a dobrar ligeiramente para além do ângulo pretendido. Secções grossas dobram-se a quente.

Moldagem, moldes e matrizes

Moldar uma peça de ferro forjado é dar-lhe uma forma definida e repetível, sempre no estado sólido. Não confundir com fundição: o ferro nunca passa a líquido.

• Moldes (gabaritos): formas em torno das quais o ferro quente ou frio é curvado ou enrolado, como um molde de voluta em chapa espessa ou um disco para aros, garantindo a mesma geometria em várias peças.
• Mesa de dobrar: placa com furos onde se encaixam pinos e batentes, para repetir dobras nos mesmos pontos.
• Matrizes e estampas: blocos com uma cavidade ou relevo onde o ferro é martelado ou prensado, reproduzindo um motivo (folha, roseta, remate). Podem ser uma só peça encaixada no furo quadrado da bigorna ou um par superior/inferior.

Exemplo resolvido · Produzir quatro folhas decorativas iguais com matriz

Um espelho de mobiliário precisa de quatro folhas decorativas idênticas nos cantos:

1. Selecionar a matriz correspondente ao motivo de folha do desenho técnico e fixá-la no furo quadrado da bigorna.
2. Preparar quatro troços de chapa ou barra com o mesmo volume de material (mesma secção e comprimento).
3. Aquecer o primeiro troço ao amarelo e posicioná-lo sobre a matriz; aplicar o martelamento ou a estampa superior.
4. Verificar a fidelidade do motivo obtido, comparando com o desenho e com as folhas anteriores.
5. Limpar a carepa da matriz entre repetições, para não distorcer o motivo seguinte.
6. Repetir para as quatro folhas, com a mesma cor de aquecimento e o mesmo número de golpes.

Moldes e matrizes bem conservados, sem folgas nem desgaste, são essenciais para a consistência do resultado entre peças.

9. Soldadura e montagem de estruturas

Técnicas de soldadura para união de perfilados

A quarta realização desta UC, montar e realizar o acabamento das peças forjadas, começa muitas vezes pela soldadura dos componentes:

• Soldadura por forjamento (caldeamento): técnica tradicional em que duas peças são aquecidas até perto do branco (cerca de 1250 a 1300 °C) e unidas à martelada. As faces preparam-se com um chanfro, aplica-se fundente (bórax ou areia siliciosa fina) que dissolve os óxidos, reaquece-se e juntam-se as peças rapidamente com golpes leves, depois firmes. Exige mestria e um fogo limpo.
• Soldadura por elétrodo revestido (SER) e MIG/MAG: processos de arco elétrico, rápidos e fiáveis para unir perfilados de aço macio. O MAG (gás ativo, com CO₂) é o mais usado em oficina; o SER é prático no exterior e em obra.
• Brasagem: liga metais com um material de adição de menor ponto de fusão, sem fundir as peças; útil em ligações delicadas ou onde se quer limitar o calor, mas menos resistente do que a soldadura em juntas estruturais.

Cuidados na soldadura:

• Limpar a zona a soldar de carepa, ferrugem, tinta e óleo.
• Pontear primeiro (pequenos pontos de soldadura) e confirmar alinhamento e esquadro antes de soldar em contínuo.
• Soldar em sequência alternada (um cordão de um lado, depois do lado oposto), porque o cordão ao arrefecer contrai e puxa a peça: é a distorção.
• Deixar as juntas arrefecer ao ar, sem água; aspirar os fumos junto à fonte; nunca soldar galvanizado ou pintado sem remover o revestimento.

Métodos de montagem de perfilados

Depois de forjados os componentes, a montagem organiza-os na estrutura final:

• Montagem por soldadura: une definitivamente os perfilados na posição final.
• Montagem mecânica: parafusos, rebites (incluindo rebites a quente, tradicionais no ferro forjado) ou encaixes, permitindo desmontar a peça para transporte ou manutenção.
• Montagem mista: soldaduras nos subconjuntos, ligações aparafusadas entre eles.
• Ligações tradicionais sem soldadura: colares (abraçadeiras forjadas a quente que apertam duas barras ao arrefecer), espigas rebitadas e encaixes.

Para estruturas complexas monta-se sobre uma mesa plana (de preferência de aço, com furos para grampos), usando gabaritos e batentes que seguram cada peça na posição do desenho. O esquadro de um quadro retangular confirma-se medindo as duas diagonais: se forem iguais, os cantos estão a 90°.

Exemplo resolvido · Montar a estrutura de uma mesa

Sequência de montagem de uma mesa com quatro pés forjados, travessas e tampo:

1. Montar as duas cabeceiras (dois pés e uma travessa cada) sobre a mesa plana, fixas com grampos contra batentes; pontear.
2. Medir as diagonais de cada cabeceira; se forem diferentes, corrigir antes de soldar.
3. Colocar as cabeceiras de pé, ligar com as travessas longitudinais e pontear; verificar diagonais do conjunto e prumo dos pés.
4. Soldar em contínuo, alternando os lados.
5. Verificar sobre a mesa plana que os quatro pés tocam em simultâneo (sem balanço) e confirmar altura, largura e profundidade contra o desenho técnico, incluindo a cadeia de cotas com o tampo.
6. Retirar rebarbas e arestas vivas nas juntas; só depois montar o suporte do tampo.

Uma estrutura instável não se corrige no acabamento: o problema tem de ser resolvido nesta fase.

10. Acabamento e proteção contra corrosão

Lixamento e polimento

• Remover a carepa e a ferrugem com escova de aço (manual ou rotativa), lixa ou decapagem. A carepa solta por baixo da tinta faz a tinta descascar em pouco tempo.
• Lixamento: remove rebarbas, restos de carepa e irregularidades do forjamento e da soldadura; começa-se com grão grosso (ex.: 40 a 60) para remover defeitos e termina-se com grão mais fino (ex.: 120 a 180) para o acabamento.
• Discos e pastas de polimento: dão brilho às arestas e relevos decorativos, que ficam claros sobre o fundo escuro.
• O lixamento também revela defeitos escondidos (fissuras, poros de soldadura) que precisam de correção antes da proteção.

Planeia-se o lixamento por zonas: acabamento impecável nas visíveis, função nas escondidas.

Preparação da superfície

A durabilidade de qualquer revestimento depende sobretudo da preparação. A norma EN ISO 8501-1 define graus de limpeza: St 2 e St 3 para limpeza manual e mecânica (escova, disco), Sa 2½ para decapagem por projeção abrasiva. A projeção faz-se com granalha ou abrasivos minerais isentos de sílica; a areia siliciosa não se usa, pelo risco de silicose. Depois da limpeza: desengordurar e aplicar o primário no mesmo dia, antes de a superfície voltar a oxidar.

Pintura, revestimento e proteção contra corrosão

Para escolher o sistema de pintura de estruturas de aço, a norma EN ISO 12944 classifica a agressividade do ambiente (de C1, interior seco, a C5 e CX, ambientes industriais e marítimos muito agressivos). Um banco num jardim à beira-mar está numa categoria bem mais exigente do que um candeeiro de sala.

A manutenção periódica (limpeza, retoques de tinta, renovação de cera ou óleo) faz parte do sistema e deve ser explicada ao cliente.

Exemplo resolvido · Escolher o acabamento de um candeeiro de interior vs. um banco de exterior

1. Candeeiro de interior: ambiente seco, sem chuva. Escolha razoável: escovar a carepa, polir arestas, aplicar cera a morno ou verniz; sem primário anticorrosivo pesado.
2. Banco de exterior: chuva, sol, variações de temperatura, uso intensivo. Escolha necessária: remoção completa da carepa (idealmente decapagem por projeção), primário anticorrosivo e tinta de exterior; em espaço público ou perto do mar, galvanização a quente mais pintura. Manutenção periódica prevista.
3. Conclusão: o ambiente de utilização, indicado no desenho técnico ou no pedido do cliente, determina o sistema de proteção, não apenas a estética pretendida.

11. Segurança, saúde no trabalho e qualidade

Riscos da forja e medidas de proteção

Equipamentos de proteção individual (EPI)

• Luvas: de couro para calor na forja; de soldador para a soldadura; contra cortes para manusear chapa.
• Óculos de segurança ou viseira contra faíscas e projeções; máscara de soldar com filtro para o arco.
• Avental de couro ou material resistente ao calor, roupa de algodão ou lã (as fibras sintéticas derretem e colam à pele).
• Calçado de segurança com biqueira e sola resistente ao calor.
• Protetores auriculares.
• Máscaras respiratórias contra fumos de soldadura e poeiras de lixamento.

Em Portugal, o quadro geral da segurança e saúde no trabalho é a Lei n.º 102/2009; a utilização de EPI está regulada pelo Decreto-Lei n.º 348/93 e pela Portaria n.º 988/93; os equipamentos de trabalho (prensas, rebarbadoras, soldadura) pelo Decreto-Lei n.º 50/2005; a exposição ao ruído pelo Decreto-Lei n.º 182/2006. Na oficina, estas regras traduzem-se nos procedimentos, na sinalização e no EPI obrigatório de cada posto.

Normas da qualidade

Qualidade, nesta UC, é a peça cumprir o desenho, funcionar em segurança e durar. Na prática:

• Controlo dimensional em pontos definidos: depois de cortar, depois de forjar cada componente, depois de pontear e no fim, com registo numa ficha de verificação (cota pedida, cota medida, tolerância, conforme ou não conforme).
• Tolerâncias indicadas no desenho ou combinadas com o cliente; em peças repetidas, a igualdade entre elas conta tanto como a cota absoluta.
• Critérios visuais: volutas e torções regulares, soldaduras sem poros nem salpicos nas zonas visíveis, ausência de arestas cortantes, acabamento uniforme.
• Segurança do produto: para mobiliário de exterior existe a série de normas EN 581 (requisitos gerais de segurança e ensaios mecânicos de assentos e mesas), que exige, por exemplo, arestas e cantos arredondados ou protegidos e ausência de pontos de entalamento.
• Sistema de gestão da qualidade: oficinas certificadas seguem a NP EN ISO 9001, que organiza procedimentos, registos e tratamento de não conformidades.

Exemplo resolvido · Ficha de verificação de um banco

Três linhas de uma ficha de verificação preenchida no fim da montagem:

A não conformidade corrige-se antes do acabamento, quando ainda custa minutos.

Erros comuns

• Avançar para a forja sem confirmar todas as cotas do desenho técnico, descobrindo o erro só depois de o ferro já estar quente.
• Escolher uma secção de barra fina demais para uma peça estrutural, comprometendo a resistência por razões estéticas.
• Martelar o ferro já frio (escurecido), arriscando fissurar o material em vez de o deformar.
• Dobrar ou torcer a frio sem a ferramenta mecânica adequada, forçando a peça e produzindo resultados irregulares.
• Não limpar moldes e matrizes entre repetições, distorcendo os motivos decorativos seguintes.
• Soldar sem confirmar o alinhamento e o esquadro da estrutura, obrigando a desmontar e a refazer a junta depois de fria.
• Avançar para o acabamento com uma estrutura instável, mascarando um defeito estrutural em vez de o corrigir.
• Aplicar produtos de proteção sobre superfície suja (carepa solta, óleo, pó de lixamento), comprometendo a aderência e a durabilidade.

Glossário

• Ferro forjado: peça de ferro trabalhada à forja no estado sólido; historicamente, também o nome do ferro pudelado com fibras de escória, hoje substituído pelo aço macio.
• Aço macio / ferro doce: aço de baixo teor de carbono (ex.: S235JR), muito maleável a quente, típico do mobiliário forjado.
• Carepa: camada de óxido que se forma na superfície do aço quente e salta ao martelar.
• Comprimento desenvolvido: comprimento de barra necessário para uma peça dobrada, medido pela linha média da secção.
• Estirar / recalcar: alongar e adelgaçar / engrossar e encurtar uma barra por martelamento.
• Encruamento: endurecimento do aço por deformação a frio.
• Molde: forma-guia em torno da qual o ferro é curvado ou enrolado.
• Matriz / estampa: ferramenta com cavidade ou relevo onde o ferro é martelado para reproduzir um motivo.
• Caldeamento: soldadura por forjamento, com o aço perto do branco e fundente.
• Fundente: produto (bórax, areia siliciosa fina) que dissolve os óxidos e permite o caldeamento.
• Distorção: deformação da estrutura provocada pela contração dos cordões de soldadura.
• Polígono de apoio: figura formada pelos pontos de contacto dos pés com o chão; define a estabilidade da peça.
• Galvanização por imersão a quente: revestimento de zinco obtido mergulhando a peça em zinco fundido.

Síntese

Interpretar o desenho com rigor (cadeia de cotas, ergonomia, estabilidade); preparar o material certo (aço macio, nunca galvanizado na forja), a lista de corte e a forja; forjar a quente na cor certa, a frio dentro dos limites do encruamento e com moldes e matrizes; montar e acabar com soldadura controlada, verificação da estabilidade, remoção da carepa e um sistema de proteção adequado ao ambiente. Segurança, saúde no trabalho e qualidade acompanham todas as etapas.

Exercícios resolvidos

1. Um pé de mesa vai suportar carga estrutural significativa. Entre barra quadrada de 20 mm e redonda de Ø20 mm, qual escolhes e porquê?

Resolução: barra quadrada. Para a mesma medida nominal tem cerca de 27% mais secção e é cerca de 1,7 vezes mais rígida à flexão; as faces planas facilitam a traçagem, o esquadro e a soldadura das travessas.

2. Um aluno tenta estirar uma barra já escurecida (a arrefecer). O que está errado?

Resolução: a barra está abaixo do vermelho escuro, fora da gama de trabalho; martelar assim pode fissurar o material em vez de o deformar. Estirar faz-se ao amarelo: a correção é reaquecer antes de continuar.

3. Precisas de quatro folhas decorativas idênticas nos cantos de um espelho de mobiliário. Que técnica garante essa consistência?

Resolução: usar uma matriz com o motivo da folha, partindo de troços com o mesmo volume de material, aquecidos à mesma cor; o ferro é martelado ou prensado sobre a matriz, limpa de carepa entre repetições.

4. Que diferença existe entre soldadura por forjamento e soldadura MIG/MAG?

Resolução: na soldadura por forjamento (caldeamento) as duas peças são aquecidas perto do branco, com fundente, e unidas à martelada; na MIG/MAG o arco elétrico funde localmente as peças e um fio de adição, com proteção gasosa, sem aquecer as peças na forja. A MIG/MAG é mais rápida e reprodutível na união de perfilados.

5. Uma peça de mobiliário forjado vai ficar exposta ao exterior. Que cuidados de acabamento são diferentes dos de uma peça de interior?

Resolução: remoção completa da carepa e preparação rigorosa da superfície, primário anticorrosivo e tinta de exterior (a cera é insuficiente contra a chuva), ou galvanização a quente mais pintura em ambiente agressivo, e manutenção periódica prevista.

6. Quanto pesam 2,4 m de barra quadrada de 20 mm?

Resolução: área = 0,02 x 0,02 = 0,0004 m²; massa por metro = 0,0004 x 7850 = 3,14 kg/m; massa = 2,4 x 3,14 ≈ 7,54 kg.

7. Um banco tem ripas de 30 mm assentes numa cantoneira com aba de 4 mm, e os pés levam sapatas de chapa de 6 mm. Para um assento a 450 mm do chão, que comprimento têm os pés?

Resolução: 450 - 30 - 4 - 6 = 410 mm. As cotas empilhadas somam-se sempre até à superfície de uso, que é o topo das ripas.