Sebenta · Executar projetos de estruturas em ferro forjado (UC04890)

Introdução

Esta sebenta acompanha a unidade curricular Executar projetos de estruturas em ferro forjado, do curso de Artesão/ã das Artes do Metal. O objetivo é claro: pegar num desenho técnico e transformá-lo numa estrutura real em ferro forjado, um portão, uma grade, um corrimão, um candeeiro ou uma peça de mobiliário, com qualidade e segurança.

O percurso segue a lógica do trabalho real na oficina: primeiro interpretar desenhos técnicos e escolher o tipo de ferro certo, depois preparar materiais e ferramentas, executar o forjamento e a montagem das estruturas em ferro forjado, e por fim montar e realizar o acabamento das peças forjadas. Estas quatro frases não são acaso, são as quatro realizações do referencial oficial desta UC, e cada capítulo desta sebenta liga-se diretamente a uma ou mais delas.

Objetivos de aprendizagem (referencial): interpretar desenhos técnicos e esboços de estruturas; selecionar o tipo de ferro adequado a cada peça; preparar e operar ferramentas manuais e forjas a carvão e a gás; aplicar técnicas de traçagem, forjamento a quente, forjamento a frio, moldagem e soldadura; montar estruturas; lixar, polir, pintar e proteger contra corrosão; utilizar equipamentos de proteção individual e cumprir as normas de segurança, saúde no trabalho e qualidade.

1. A profissão e o desenho técnico

O ferro forjado é uma das artes do metal mais antigas, e continua viva porque as estruturas que produz, portões, grades, corrimãos, mobiliário, resistem décadas e têm um valor estético que a produção em série não substitui. Mas a imagem romântica do forjador a improvisar na bigorna esconde uma realidade mais rigorosa: nenhum projeto sério começa sem um desenho técnico.

Desenho técnico vs esboço

Um esboço é um desenho rápido, à mão, que serve para explorar ideias e discuti-las com um cliente ou colega. Não tem cotas fiáveis nem detalhes de junção definidos. Um desenho técnico é o documento definitivo: tem vistas (frente, topo, perfil), cotas em milímetros, escala e indicação clara de onde se solda, dobra, rebita ou fura.

No ferro forjado há um terceiro documento muito usado: o desenho em tamanho real das curvas, volutas e ornamentos, riscado a giz numa chapa ou na mesa de traçagem. O forjador pousa a peça ainda quente ao lado desse desenho e vai corrigindo a forma até coincidir. Nenhuma cota escrita substitui esta comparação direta quando a forma é uma curva livre.

Ler um desenho técnico de estrutura

Interpretar desenhos técnicos com rigor é a primeira realização da UC e a base de tudo o resto. Ao ler um desenho de uma estrutura em ferro forjado, o forjador segue uma sequência:

1. Identificar a escala e confirmar que todas as cotas estão no mesmo sistema de unidades.
2. Percorrer todas as vistas, sem se fixar só na vista de frente.
3. Localizar os pontos de junção (soldadura, dobra, rebite, colar) e o tipo de acabamento previsto.
4. Verificar se há notas ou legendas com informação adicional (tipo de material, secção das barras, tratamento).
5. Perceber a que se referem as cotas: exteriores, interiores ou ao eixo da barra. Numa peça dobrada, esta diferença muda o comprimento de corte (ver capítulo 4).

Escala: do papel à peça

Numa escala 1:10, cada milímetro medido no papel corresponde a 10 mm na peça real. As cotas escritas valem sempre mais do que a medição feita com régua sobre o papel, porque uma fotocópia pode ter sido reduzida ou ampliada.

Exemplo resolvido · interpretar o desenho de um suporte de candeeiro

Um desenho pede um suporte em forma de "L", com base de 200 mm, coluna vertical de 350 mm (cotas exteriores), em barra quadrada de 12 mm, com uma dobra a 90 graus na base, raio interior de 12 mm, e um ponto de soldadura no topo para fixar o candeeiro.

1. Confirmar a secção da barra no desenho: quadrada, 12 mm de lado.
2. Confirmar que as cotas de 200 mm e 350 mm são exteriores, medidas até à face de fora da barra.
3. Confirmar no desenho que a dobra é a 90 graus exatos, não aproximados, e qual o raio interior pedido.
4. Localizar a marca de soldadura no topo da coluna, onde vai fixar o candeeiro.

O comprimento de corte não é 200 + 350 = 550 mm: a dobra consome material de forma diferente das partes retas, e o cálculo correto (feito no capítulo 4) dá cerca de 530 mm. Um desenho mal lido nesta fase gera um suporte com a coluna curta ou a dobra no ângulo errado, e o erro só se descobre quando já não há barra suficiente para corrigir.

2. Tipos de ferro e propriedades

Preparar materiais e ferramentas começa por escolher o tipo de ferro certo para a peça. Na linguagem da oficina diz-se "ferro" para quase tudo, mas os materiais são diferentes, e o que decide o comportamento na forja é sobretudo o teor de carbono.

"Ferro forjado" hoje e ontem

O ferro forjado histórico (ferro pudelado) era um ferro quase sem carbono, com fibras de escória no interior, muito dúctil e fácil de caldear. Deixou de ser produzido industrialmente, e hoje só aparece em peças antigas ou em material recuperado. O que hoje se chama "ferro forjado" numa oficina é, na prática, aço macio de construção, por exemplo o S235JR da norma EN 10025-2, com baixo teor de carbono (até cerca de 0,2%). O nome ficou pela técnica, não pelo material.

Propriedades por tipo de ferro

• Ferro fundido (cerca de 2 a 4% de carbono): muito rígido, mas frágil e quebradiço. Não se forja: parte-se sob o martelo. Trabalha-se por fundição em molde, que é outro processo.
• Ferro forjado histórico: quase sem carbono, muito maleável, caldeia com facilidade. Hoje raramente está disponível.
• Aço macio / ferro doce (baixo teor de carbono, até cerca de 0,2%): maleável e dúctil, fácil de martelar, dobrar, torcer e soldar. É o material de base de portões, grades, corrimãos e mobiliário. "Ferro doce" é o nome tradicional da oficina para este mesmo material.
• Aço de médio teor de carbono (cerca de 0,3 a 0,6%): mais duro e resistente ao desgaste, pode ser temperado. Usa-se em ferramentas de forja (punções, talhadeiras, martelos) e peças sujeitas a atrito. Forja-se numa janela de temperatura mais estreita e é mais sensível a fissuras.

A têmpera (aquecer e arrefecer bruscamente para endurecer) só tem efeito útil em aço de médio ou alto carbono. Num aço macio, arrefecer em água não o endurece de forma apreciável, por isso não serve para "reforçar" uma grade ou um portão.

Identificar um aço desconhecido: o ensaio de faísca

Quando a barra vem de sobras e não tem etiqueta, o ensaio de faísca dá uma indicação rápida: encosta-se a barra ao disco da rebarbadora e observa-se o feixe. O aço macio dá faíscas longas, em traços quase retos e com poucas ramificações; quanto mais carbono, mais o feixe se enche de "estrelas" que rebentam. É um teste de orientação, feito com óculos, e só se compara bem pondo lado a lado uma amostra conhecida.

Selecionar o tipo de ferro adequado a peças de mobiliário

Para mobiliário em ferro forjado (mesas, candeeiros, cadeiras), a seleção do material combina três fatores: a função da peça (estrutural ou decorativa), a técnica prevista (martelamento, dobragem, torção) e o acabamento final (pintado ou com o metal à vista). Na prática, o material é quase sempre aço macio, e a decisão real passa a ser a forma e a secção da barra: quadrada, redonda ou chata, e com que medida.

Exemplo resolvido · escolher o ferro para um pé de mesa

Um cliente pede um pé de mesa para sustentar um tampo de vidro de 40 kg. A peça é estrutural, vai receber pintura, e vai ter secções torcidas decorativas.

1. Como é estrutural e vai suportar 40 kg, exclui-se o ferro fundido, frágil e impossível de forjar.
2. Como vai ter secções torcidas, escolhe-se um material maleável e uma secção quadrada, porque é a aresta que dá leitura à espiral.
3. Como vai ser pintado, o aço macio comum serve, sem exigências especiais de superfície.

A decisão final: aço macio (S235JR), barra quadrada de 16 mm, equilibra resistência estrutural com facilidade de torção decorativa.

3. Ferramentas manuais e equipamentos de forja

Ferramentas manuais utilizadas na forja

• Martelos de forja, de pesos e formas diferentes, para bater, alongar e assentar. O mais comum tem uma face plana e uma pena (a cunha do lado oposto), que alonga o metal numa só direção. Para trabalho manual usa-se, em geral, um martelo entre cerca de 1 e 1,5 kg.
• Marretas, para golpes mais fortes, muitas vezes a dois forjadores (o mestre indica, o ajudante bate).
• Bigornas, com a mesa plana (onde se faz a maior parte do trabalho), o bico ou corno (para curvar argolas e volutas), o furo quadrado (onde encaixam ferramentas de bigorna, como a talhadeira de bigorna ou a estampa inferior) e o furo redondo (para puncionar através da peça e para dobrar com pinos).
• Tenazes, para segurar a peça incandescente sem risco de queimadura: de bocas planas (para barra chata), de bocas em V (para quadrado e redondo), de argola, e muitas outras. A regra é que a tenaz aperte a peça em toda a boca, sem a deixar rodar.
• Ferramentas de encaixe e de golpe: degoladeiras (fazem ranhuras e ombros), estampas superior e inferior (arredondam e acabam secções), talhadeiras a quente e a frio, punções e granetes.

A talhadeira a quente tem gume mais fino e corta ferro incandescente; nunca se usa a frio. A talhadeira a frio tem gume mais robusto e temperado; se for usada em ferro quente, aquece e perde a têmpera. Cada uma tem o seu uso, e trocá-las estraga a ferramenta.

Preparar as ferramentas manuais para a forja

Antes de qualquer trabalho, cada ferramenta é inspecionada: cabo sem fissuras, cabeça bem encunhada, superfície de trabalho sem rachas nem rebarbas em "cogumelo" (as cabeças de talhadeiras e punções deformadas pelo uso lascam e projetam estilhaços, e desbastam-se à rebarbadora antes de usar). A preparação inclui ainda:

1. Ajustar a altura da bigorna: a mesa deve ficar, aproximadamente, à altura dos nós dos dedos com o braço estendido ao lado do corpo.
2. Ajustar as tenazes à secção a trabalhar: aquecem-se as bocas e fecham-se sobre um pedaço da barra do projeto, para agarrarem sem folga.
3. Arrumar as ferramentas do lado da mão que as vai usar, ao alcance, sem cruzar o caminho entre a forja e a bigorna.
4. Ter um balde de água junto à forja, para arrefecer tenazes e ferramentas.

Equipamentos de forja: carvão e gás

Preparar e operar a forja a carvão

1. Limpar a lareira das cinzas e da escória (a crosta vítrea que se forma no fundo) do dia anterior, para o ar passar.
2. Acender com papel e aparas, e ir juntando carvão em volta; o carvão mineral transforma-se em coque, que é o que aquece a peça.
3. Regular o ar com o fole ou o ventilador: pouco ar não aquece, ar a mais cria um fogo oxidante, que forma muita carepa na peça.
4. Colocar a peça no centro do fogo, coberta de coque, e não sobre o jato de ar direto.
5. Vigiar a cor e rodar a peça para aquecer por igual; ir limpando a escória ao longo do dia.

Preparar e operar a forja a gás

1. Verificar as mangueiras, as abraçadeiras e o regulador de pressão; procurar fugas com água e sabão (nunca com chama).
2. Acender pela ordem indicada pelo fabricante, com a porta da forja livre e a cara fora da abertura.
3. Regular a pressão do gás e o ar para uma chama estável; deixar a câmara aquecer antes de meter a peça.
4. No fim, fechar primeiro a garrafa e deixar queimar o gás da mangueira, e só depois fechar a válvula do queimador.

As duas forjas queimam combustível num espaço fechado, e uma combustão incompleta produz monóxido de carbono, um gás sem cor nem cheiro. A oficina precisa de ventilação permanente e, de preferência, de um detetor de monóxido de carbono.

4. Preparar materiais: lista de corte, comprimentos e massas

Preparar materiais e ferramentas é a segunda realização da UC. Do lado dos materiais, significa passar do desenho a uma lista de corte: cada peça, com o perfil, a secção, o comprimento de corte e a quantidade, e daí à massa total a encomendar.

Cortar o material

O corte faz-se com serras manuais e elétricas (serra de fita, serra de disco), rebarbadora com disco de corte, tesouras de corte para metal (chapa fina e barra chata pequena), corte a plasma (chapa e contornos) ou, a quente, com a talhadeira a quente sobre a bigorna. Antes de cortar, a barra fica presa no torno de bancada ou num grampo, nunca segura à mão.

A massa do aço

O aço tem uma densidade de cerca de 7850 kg/m³. A massa por metro de uma barra é a área da secção (em m²) vezes 7850.

Exemplo: quadrado 12 mm tem 0,012 × 0,012 = 0,000144 m²; 0,000144 × 7850 = 1,13 kg/m.

Comprimento desenvolvido: medir pela linha média

Quando uma barra se dobra, a face de fora estica e a face de dentro encolhe. Só a linha média (a meio da espessura) mantém o comprimento, e é por ela que se calcula quanto material cortar. O comprimento desenvolvido de um arco é:

comprimento do arco = ângulo (em graus) ÷ 360 × 2 × π × raio médio

em que raio médio = raio interior + metade da espessura.

Exemplo resolvido · comprimento de corte do suporte em L

Retomando o suporte do capítulo 1: cotas exteriores de 200 mm e 350 mm, barra quadrada de 12 mm, dobra a 90 graus com raio interior de 12 mm.

1. Cada perna reta mede a cota exterior menos o raio interior e a espessura: 200 menos (12 + 12) = 176 mm; 350 menos (12 + 12) = 326 mm.
2. Raio médio da dobra: 12 + 6 = 18 mm.
3. Arco de 90 graus: 90 ÷ 360 × 2 × π × 18 = 28,3 mm.
4. Comprimento desenvolvido: 176 + 326 + 28,3 = 530,3 mm, arredondado a 530 mm.
5. Massa: 0,530 m × 1,13 kg/m = 0,60 kg.

Se o forjador cortasse 550 mm, as pernas sairiam cerca de 20 mm mais compridas do que o desenho.

Exemplo resolvido · argola e voluta

Argola com 80 mm de diâmetro interior, em redondo de 10 mm: diâmetro médio 80 + 10 = 90 mm; comprimento = π × 90 = 282,7 mm, ou seja, cerca de 283 mm.

Voluta desenhada em tamanho real, formada por quatro meias-voltas de raios médios 60, 45, 30 e 20 mm (é um método prático de traçar volutas por semicírculos):

1. Soma dos raios: 60 + 45 + 30 + 20 = 155 mm.
2. Cada meia-volta mede π × raio, por isso o total é π × 155 = 486,9 mm.
3. Junta-se o troço reto de ligação previsto no desenho e uma margem para a ponta e para o acerto final.

Nas curvas livres, a verificação prática é deitar um arame fino sobre a linha média do desenho 1:1, endireitá-lo e medi-lo.

Constância do volume: estirar e recalcar

Ao martelar, o aço muda de forma mas não de volume (tirando uma pequena perda para a carepa). Isto permite calcular quanto material reservar antes de estirar.

Exemplo: uma ponta de 200 mm de comprimento em secção quadrada de 8 mm tem 8 × 8 × 200 = 12 800 mm³. Numa barra quadrada de 16 mm (256 mm² de secção), esse volume corresponde a 12 800 ÷ 256 = 50 mm de barra. Reservam-se, portanto, cerca de 50 mm na ponta da barra de 16 mm, mais uma pequena margem para a carepa e para acertar a ponta no fim.

5. Traçagem no ferro

Traçar é transportar as cotas do desenho técnico para a peça de ferro real, com precisão, antes de aquecer, cortar ou dobrar.

Ferramentas de traçagem

• Riscadores, para marcar linhas finas e visíveis no metal a frio.
• Compassos, para transportar medidas e desenhar arcos e curvas.
• Esquadros, para garantir ângulos retos entre marcações.
• Paquímetros, micrómetros e réguas de aço, para medições exatas.
• Granetes (punções de marcar), que deixam uma pequena cova que não desaparece no fogo.
• Giz de esteatite (pedra-sabão), que resiste ao calor e serve para marcar e desenhar em tamanho real sobre chapa.

Traçar para trabalho a quente

Um risco fino desaparece debaixo da carepa ao primeiro aquecimento. Por isso, tudo o que tem de ser visto com a peça ao rubro marca-se com um golpe de granete ou com um pequeno toque de talhadeira na aresta: o ponto de início de uma dobra, o centro de um furo a puncionar, o início e o fim de uma torção. Pode também marcar-se a posição na própria bigorna, com giz, como batente de referência para peças repetidas.

Exemplo resolvido · traçar um gancho decorativo

O desenho pede uma barra de 400 mm com uma curva iniciada a 120 mm de uma das extremidades.

1. Prender a barra no torno de bancada e medir 120 mm a partir da extremidade escolhida, com a régua de aço.
2. Marcar esse ponto com o riscador, fazendo uma linha bem visível.
3. Usar o esquadro para confirmar que a marca está perpendicular ao eixo da barra.
4. Como a curva vai ser feita a quente, reforçar a marca com um golpe de granete na aresta, para continuar visível depois de aquecida.
5. Confirmar a medida uma segunda vez, antes de qualquer corte ou aquecimento.

A regra de ouro da traçagem: medir duas vezes, marcar ou cortar uma só. Um erro de traçagem só se descobre depois de a peça já estar forjada, quando corrigir custa muito mais tempo.

6. Forjamento a quente

Executar o forjamento e a montagem das estruturas em ferro forjado começa, na maior parte das peças, pelo forjamento a quente. Forjar é deformar o metal no estado sólido, por golpes ou pressão; não é fundir (vazar metal líquido num molde) nem laminar (passar entre cilindros, como na siderurgia).

Processos de aquecimento

O aço aquecido muda de cor com a temperatura, e o forjador aprende a "ler" essa cor como um termómetro visual. As cores são aproximadas: à luz do sol parecem mais escuras, à sombra parecem mais claras, e por isso muitas forjas trabalham com luz fraca.

O aquecimento tem de ser uniforme e penetrar até ao núcleo: uma barra grossa pode estar amarela por fora e mais fria por dentro, e é nessa diferença que aparecem fissuras. Aquece-se só a zona a trabalhar, e, quando é preciso limitar o efeito a uma parte, arrefece-se a zona vizinha com um fio de água (no aço macio isto não o endurece de forma apreciável). Cada aquecimento forma carepa, a camada de óxido que se solta em escamas; escova-se com escova de arame antes de martelar, para não ficar incrustada na superfície.

Continuar a martelar abaixo do vermelho escuro, e sobretudo "a negro", sem cor visível, é a causa mais comum de fissuras. Entre cerca de 200 e 400 °C o aço macio fica mesmo mais frágil do que à temperatura ambiente, e um golpe forte pode abrir a peça.

Técnicas de forjamento a quente: martelamento, dobragem e torção

O referencial agrupa o trabalho a quente em três grandes técnicas. Dentro do martelamento cabem várias operações com nome próprio:

Ao dobrar a quente um ângulo vivo, a face de fora estica e afina; por isso, em cantos de qualidade, recalca-se primeiro a zona da dobra, para que o canto final fique com a espessura completa.

Exemplo resolvido · torção decorativa de uma barra quadrada

1. Marcar com granete o início e o fim do troço a torcer.
2. Aquecer esse troço até ao laranja, de forma uniforme em todo o comprimento marcado.
3. Fixar uma extremidade da barra no torno de bancada, com a marca de início junto aos mordentes.
4. Rodar a outra extremidade com uma chave de torção, num movimento contínuo, sem paragens, até ao número de voltas pedido pelo desenho.
5. Se uma zona torcer mais depressa do que outra (por estar mais quente), arrefecer essa zona com um fio de água e continuar.
6. Endireitar a barra, ainda quente, sobre a mesa da bigorna, com golpes leves de maço ou martelo.

A torção encurta ligeiramente a barra, por isso as cotas finais confirmam-se depois de torcer. Arrefecer a peça ao ar ou em água é indiferente para a resistência do aço macio; o que importa é pousá-la num local sinalizado, porque continua a queimar muito depois de perder a cor.

Exemplo resolvido · puncionar um furo a quente

1. Marcar o centro do furo com granete.
2. Aquecer ao amarelo e cravar o punção até cerca de dois terços da espessura, arrefecendo o punção na água entre golpes.
3. Virar a peça: aparece uma mancha mais escura do lado oposto, que indica o centro.
4. Terminar a partir desse lado, sobre o furo redondo da bigorna, até o "botão" de material cair.
5. Acertar o furo com um mandril, se o desenho pedir um diâmetro exato.

7. Forjamento a frio e moldagem

Técnicas de forjamento a frio

O forjamento a frio trabalha o ferro à temperatura ambiente, com prensas e outras ferramentas mecânicas em vez de calor e martelo. É indicado para peças de produção repetida, onde a consistência entre unidades importa mais do que a marca artesanal de cada golpe.

Duas propriedades mandam no trabalho a frio:

• Encruamento: ao ser deformado a frio, o aço fica mais duro e menos dúctil. Dobrar e desdobrar o mesmo ponto várias vezes acaba por partir a barra.
• Retorno elástico: ao soltar a peça, ela "volta atrás" um pouco. Para obter 90 graus, dobra-se ligeiramente além, e confirma-se com o esquadro.

Um raio de dobragem demasiado apertado fissura a face exterior; o raio mínimo depende da secção e do material, e confirma-se na ficha técnica do fornecedor ou numa peça de ensaio.

Exemplo resolvido · série de 20 volutas iguais a frio

1. Fazer a primeira voluta a quente, à mão, e acertá-la sobre o desenho 1:1.
2. Construir ou ajustar a curvadora de volutas (um molde em espiral) a partir dessa peça.
3. Cortar as 20 barras com o mesmo comprimento desenvolvido e fazer a mesma marca de início em todas.
4. Curvar a frio no molde, sempre com a barra encostada ao mesmo batente.
5. Sobrepor cada voluta à primeira e acertar pequenas diferenças.

Técnicas de moldagem para estruturas

Moldar é dar forma à peça ou à estrutura com a ajuda de um molde, forma ou gabarito. Na oficina de ferro forjado há três usos principais:

• Moldar peças sobre formas: curvar volutas e aros sobre moldes em espiral ou cilindros; embutir chapa a quente nas concavidades de um bloco de estampas, para fazer taças, folhas e pétalas.
• Moldar chapa: cortar a folha em chapa, aquecê-la e dar-lhe volume com martelo de bola sobre uma concavidade, marcando depois as nervuras com uma talhadeira romba.
• Moldar a estrutura: organizar várias peças, já forjadas ou dobradas, para que juntas formem a forma prevista no desenho técnico.

Para a estrutura:

1. Verificar cada peça individualmente contra o desenho antes de a integrar na estrutura.
2. Posicionar as peças num gabarito (molde de montagem), que garante simetria entre lados iguais.
3. Ajustar pequenos desvios ainda antes da soldadura definitiva, nunca depois.

Exemplo resolvido · usar um gabarito para um portão de dois batentes

1. Construir o gabarito com as dimensões exatas do desenho técnico do portão: batentes soldados por pontos a uma mesa ou chapa, nas posições dos cantos e das barras.
2. Colocar o primeiro batente no gabarito e confirmar todas as cotas.
3. Colocar o segundo batente no mesmo gabarito, comparando diretamente com o primeiro.
4. Só depois de confirmada a simetria dos dois batentes, avançar para a soldadura.

Sem gabarito, é frequente descobrir só no final que os dois lados de um portão não são iguais, um erro caro de corrigir depois de soldado.

8. Soldadura, uniões e montagem de estruturas

Técnicas de soldadura para união de componentes

A soldadura é o que transforma um conjunto de peças forjadas numa estrutura única e resistente. Todas as técnicas de arco elétrico usam o calor de um arco entre um elétrodo e a peça; o que muda é a forma de proteger o banho de fusão.

Na sigla MIG/MAG, o MIG usa gás inerte (árgon, para alumínio e outros metais), e o MAG usa gás ativo; para o aço macio usa-se MAG.

Antes de soldar, as superfícies têm de estar limpas, sem carepa, óxido, ferrugem nem gordura. Soldar sobre uma superfície suja produz um cordão poroso e frágil, que pode falhar meses depois, já com a peça em uso. Nunca se solda aço galvanizado sem retirar o zinco na zona da soldadura e sem aspiração de fumos.

Caldeamento

1. Preparar as duas pontas com uma escarva (um bisel curto), para que se sobreponham sem degrau.
2. Aquecer as duas pontas ao amarelo e polvilhar com fundente (bórax), que dissolve o óxido.
3. Voltar ao fogo até amarelo muito claro a quase branco (cerca de 1250 a 1300 °C), sem deixar faiscar.
4. Sobrepor rapidamente as pontas na bigorna e dar os primeiros golpes leves no centro, depois mais fortes para as extremidades.
5. Reaquecer e acabar a secção ao martelo.

É uma técnica exigente, que só a forja a carvão ou uma forja a gás de alta temperatura permitem, e que hoje se reserva sobretudo a peças de carácter tradicional.

Uniões mecânicas tradicionais

Muitas estruturas em ferro forjado usam uniões que se veem e fazem parte do desenho:

• Rebite a quente: o rebite entra ao rubro no furo e forma-se a cabeça com uma estampa de rebitar. Ao arrefecer, encolhe e aperta as peças. Para uma cabeça redonda, deixa-se de fora um comprimento de cerca de 1,5 vezes o diâmetro do rebite.
• Colar (abraçadeira): uma tira de barra chata que envolve duas ou mais barras (por exemplo, a união entre duas volutas), apertada a quente.
• Espiga e furo: a ponta de uma barra é estirada numa espiga, que atravessa um furo puncionado na outra e é rebitada do lado de lá.
• Parafusos: para peças desmontáveis ou para fixar a estrutura à obra.

Exemplo resolvido · rebite e colar

Rebite: duas barras chatas de 6 mm unidas com rebite de 8 mm de diâmetro. Espessura a atravessar: 6 + 6 = 12 mm. Material para a cabeça: 1,5 × 8 = 12 mm. Comprimento do rebite: 12 + 12 = 24 mm.

Colar em barra chata de 12 × 3 mm, a abraçar duas barras quadradas de 12 mm lado a lado (um conjunto de 24 × 12 mm):

1. Perímetro interior: 2 × (24 + 12) = 72 mm.
2. Cada um dos quatro cantos acrescenta, pela linha média, um quarto de circunferência de raio 1,5 mm (metade da espessura): 4 × (π × 3 ÷ 4) = π × 3 = 9,4 mm.
3. Comprimento teórico: 72 + 9,4 = 81,4 mm.

Na prática corta-se um pouco mais (por exemplo 85 mm), faz-se um colar de ensaio e acerta-se a medida antes de cortar os restantes.

Métodos de montagem de estruturas

1. Confirmar todas as peças contra o desenho técnico antes de iniciar a montagem final.
2. Montar do centro para as extremidades, ou de baixo para cima, conforme a geometria da estrutura.
3. Verificar esquadria e nível em cada etapa, com esquadro, nível de bolha e medição das diagonais.
4. Fixar por pontos de soldadura primeiro, confirmar tudo, e só depois soldar em definitivo, alternando lados para não empenar a estrutura com o calor.

Exemplo resolvido · verificar a esquadria pelas diagonais

Um batente retangular tem 1000 mm de largura e 1200 mm de altura. Se estiver em esquadria, as duas diagonais são iguais e medem:

√(1000² + 1200²) = √(1 000 000 + 1 440 000) = √2 440 000 = 1562 mm (1562,05).

Mede-se a fita métrica de canto a canto nas duas diagonais. Se uma der 1566 mm e a outra 1558 mm, a diferença de 8 mm mostra que o quadro está "em losango": empurra-se ao longo da diagonal mais comprida até as duas ficarem iguais, dentro da tolerância que a oficina definiu (por exemplo, 2 mm), e só então se completam os pontos.

Exemplo resolvido · montar um corrimão simples

1. Colocar os dois postes verticais no gabarito, verificando o nível de cada um.
2. Posicionar a barra horizontal do corrimão entre os dois postes.
3. Confirmar a esquadria com o esquadro, ajustando antes de qualquer fixação.
4. Fixar por pontos de soldadura, verificar tudo de novo, e só então completar os cordões definitivos.

9. Acabamento: lixamento, polimento e proteção contra corrosão

Montar e realizar o acabamento das peças forjadas é a quarta e última realização da UC, e é o que garante a qualidade estética e a durabilidade do trabalho.

Técnicas de lixamento e polimento

A sequência de acabamento vai sempre do grão mais grosso para o mais fino:

1. Remover carepa e escórias: escova de arame (manual ou em rebarbadora), picadeira nos cordões de elétrodo revestido.
2. Lixamento grosso (grão baixo, por exemplo P40 a P60, discos de lamelas), remove rebarbas, excesso de cordão de soldadura e marcas excessivas de forja.
3. Lixamento fino (por exemplo P120 a P240), tira os riscos do grão anterior e prepara a superfície.
4. Polimento, com discos de feltro ou de pano e pastas de polimento, dá brilho e suaviza o toque final.

O polimento é para peças que ficam com o metal à vista (protegidas com verniz, cera ou óleo). Uma peça que vai ser pintada não se pole: a tinta precisa de uma superfície com alguma rugosidade para agarrar, e fica-se pelo lixamento. Num acabamento forjado tradicional, só se lixam os pontos altos, para realçar as texturas do martelo.

Preparação da superfície

A proteção vale o que valer a preparação:

• Desengordurar com um desengordurante adequado, depois de lixar e antes de qualquer produto.
• Decapagem mecânica: escova, rebarbadora, ou jato abrasivo com granalha de aço ou abrasivos sem sílica, nunca areia siliciosa, pelo risco de silicose.
• Decapagem química: decapantes que dissolvem ferrugem e carepa, sempre com luvas, óculos e ventilação, e lavagem posterior.
• Aplicar o primário pouco depois da limpeza, antes que a ferrugem volte a aparecer à superfície.

Métodos de pintura, revestimento e proteção contra corrosão

A galvanização por imersão a quente não é eletroquímica: é um banho de metal fundido. Tem uma consequência no projeto: tubos e caixas fechadas precisam de furos de escoamento e respiração, previstos no desenho, porque o ar preso dentro de um tubo fechado pode fazer rebentar a peça no banho.

Acabamento tradicional com cera ou óleo

1. Escovar a peça para tirar a carepa solta.
2. Aquecer a peça até ficar bem quente ao toque, mas sem cor.
3. Aplicar a cera ou o óleo com um pano, com luvas; o produto funde, entra nos poros e escurece o metal.
4. Retirar o excesso e deixar arrefecer; puxar o brilho com um pano no fim.

É bonito e fiel ao ofício, mas só protege bem no interior. Uma grade exterior acabada só a cera ganha ferrugem em pouco tempo.

Exemplo resolvido · preparar e proteger um portão de exterior

1. Retirar a carepa e lixar toda a ferrugem visível até ao metal limpo.
2. Desengordurar e aplicar, no mesmo dia, uma demão de primário anticorrosivo.
3. Aplicar duas demãos de tinta de acabamento própria para exterior, respeitando o tempo de secagem entre demãos.
4. Programar uma verificação a cada 12 meses, retocando zonas com desgaste visível.

Para um portão junto ao mar, a solução mais duradoura é a galvanização a quente seguida de pintura (sistema duplex), prevista desde o desenho.

10. Segurança, saúde no trabalho e normas de qualidade

Equipamentos de proteção individual (EPI)

A forja envolve calor extremo, faíscas, ruído e ferramentas pesadas, e utilizar os equipamentos de proteção individual é uma aptidão que se treina até se tornar automática. Em Portugal, as prescrições mínimas de uso de EPI estão no Decreto-Lei n.º 348/93 e na Portaria n.º 988/93.

Na bigorna, as luvas são uma escolha a avaliar: a mão que segura a tenaz usa luva, mas uma luva larga na mão do martelo reduz o controlo. Roupa de algodão ou lã, sem fibras sintéticas que derretem, completa a proteção.

Normas de segurança e saúde no trabalho

Cumprir rigorosamente as normas de segurança e saúde no trabalho é um critério de desempenho avaliado ao longo de todo o processo. O enquadramento geral é o regime jurídico da promoção da segurança e saúde no trabalho (Lei n.º 102/2009), e o ruído tem regras próprias no Decreto-Lei n.º 182/2006, com valores de ação a 80 e 85 dB(A) e valor limite de exposição de 87 dB(A).

• Manter a área de trabalho organizada, sem obstáculos junto à forja e à bigorna.
• Ter extintores de incêndio e kit de primeiros socorros acessíveis e verificados.
• Garantir sistemas de ventilação ativos para eliminar fumos e gases nocivos, incluindo o monóxido de carbono das forjas.
• Usar dispositivos de fixação para estabilizar as peças, nunca segurar à mão o que devia estar fixo.
• Tratar todo o metal na zona da forja como quente: uma peça sem cor pode estar a mais de 400 °C. As peças a arrefecer ficam num local sinalizado, e pega-se sempre com tenaz.
• Nunca aquecer, forjar ou soldar aço galvanizado sem retirar o zinco: os fumos de óxido de zinco causam a febre dos fumos metálicos (arrepios, febre, dores, sintomas de gripe).
• Guardar as garrafas de gás de pé, presas, longe do calor, com as válvulas fechadas no fim do trabalho.

Normas da qualidade

Aplicar as normas da qualidade significa verificar sistematicamente, e registar, três aspetos antes de considerar uma peça terminada:

Um registo simples (uma folha por peça com as medições feitas, quem verificou e a data) permite provar a qualidade ao cliente e aprender com os desvios.

Erros comuns

• Começar a forjar sem desenho técnico definitivo, apenas com um esboço, e descobrir cotas erradas a meio do trabalho.
• Cortar pela soma das cotas exteriores, sem calcular o comprimento desenvolvido pela linha média.
• Escolher o tipo de ferro pela disponibilidade, sem considerar a função da peça e a técnica prevista.
• Martelar ou torcer ferro abaixo do vermelho escuro, ou deixá-lo queimar ao branco, produzindo fissuras ou zonas perdidas.
• Montar sem gabarito, descobrindo só no fim que duas peças simétricas não são iguais.
• Soldar sobre superfícies sujas ou oxidadas, obtendo cordões porosos e frágeis.
• Polir uma peça que vai ser pintada, tirando à tinta a rugosidade de que precisa para agarrar.
• Pintar sobre ferrugem, sem preparar a superfície primeiro.
• Trabalhar sem EPI adequado à tarefa, especialmente óculos e avental junto à forja.

Glossário

• Bigorna: bloco de aço de trabalho, com mesa, bico e furos, sobre o qual se martela o ferro incandescente.
• Caldeamento: união de duas peças pelo calor quase ao branco e pelo martelo, com fundente, sem metal de adição.
• Carepa: camada de óxido que se forma na superfície do aço aquecido e se solta em escamas.
• Comprimento desenvolvido: comprimento de uma peça curva medido pela linha média, que é o comprimento de corte.
• Encruamento: endurecimento do aço deformado a frio, com perda de ductilidade.
• Estirar: reduzir a secção de uma barra a martelo, alongando-a.
• Recalcar: engrossar uma zona da barra batendo no seu topo.
• Fundente: produto (como o bórax) que dissolve o óxido e permite o caldeamento.
• Granete: punção de marcar que deixa uma cova visível mesmo depois de aquecer a peça.
• Traçagem: marcação, no metal, das medidas e ângulos transportados do desenho técnico.
• Gabarito: molde de montagem que garante simetria e repetibilidade entre peças.
• Forjamento a quente: deformação do aço aquecido por martelamento, dobragem ou torção.
• Forjamento a frio: deformação do aço à temperatura ambiente, com prensas e ferramentas mecânicas.
• Cordão de soldadura: linha de material fundido que une duas peças metálicas.
• Anticorrosivo: produto que protege o metal contra a formação de ferrugem.
• EPI: equipamento de proteção individual, como luvas, óculos e avental.
• Escória: resíduo sólido que se forma no fogo da forja ou sobre o cordão de soldadura.
• Esquadria: condição de estar em ângulo reto, verificada com o esquadro e pelas diagonais.

Síntese

Um projeto de estrutura em ferro forjado percorre sempre a mesma sequência: interpretar o desenho técnico, selecionar o tipo de ferro (na prática, aço macio) e preparar ferramentas e forjas, calcular a lista de corte pela linha média, traçar as cotas na peça real com marcas que resistem ao fogo, forjar a quente na cor certa (martelamento, dobragem, torção) ou a frio (prensas e moldes), moldar com gabarito, unir por soldadura, caldeamento, rebites ou colares, montar verificando esquadria, diagonais e nível, lixar, polir ou pintar e proteger contra corrosão, sempre com EPI e normas de segurança e qualidade presentes em todas as etapas. Domina este fluxo e consegues executar qualquer estrutura, de um gancho decorativo a um portão completo.

Exercícios resolvidos

1. Um cliente entrega um esboço à mão de um candeeiro. Podes forjar diretamente a partir dele?

Resolução: não. O esboço serve para explorar a ideia e comunicar com o cliente, mas não tem cotas fiáveis nem detalhes de junção definidos. É preciso passar a um desenho técnico cotado (e, para as curvas, a um desenho em tamanho real) antes de tocar no ferro.

2. Que tipo de ferro escolherias para um pé de mesa que sustenta um tampo de vidro pesado, com secções torcidas decorativas e acabamento pintado?

Resolução: aço macio (por exemplo S235JR) em barra quadrada. É estrutural (exclui o ferro fundido, frágil e que não se forja), tem secções torcidas (exige material maleável, e a secção quadrada marca a espiral) e vai ser pintado (não há exigências especiais de superfície).

3. Porque é que martelar ferro "frio demais" produz fissuras em vez de moldar a peça?

Resolução: abaixo do vermelho escuro (cerca de 700 °C), o aço perde grande parte da maleabilidade. O martelo, em vez de deformar a peça por igual, concentra tensões e abre fissuras, sobretudo nas arestas. Entre cerca de 200 e 400 °C o aço macio fica ainda mais frágil. O trabalho pesado faz-se no laranja-amarelo (cerca de 1000 a 1200 °C) e volta-se ao fogo quando a cor desce.

4. Um forjador monta um portão de dois batentes sem gabarito. Que problema é provável surgir, e como se evita?

Resolução: é provável que os dois batentes saiam com dimensões ligeiramente diferentes, sem serem simétricos. Evita-se usando um gabarito, que fixa as cotas exatas e permite comparar os dois batentes diretamente, e medindo as diagonais antes da soldadura definitiva.

5. Porque é que a soldadura falha meses depois se a superfície não estiver limpa no momento de soldar?

Resolução: soldar sobre carepa, ferrugem ou gordura produz um cordão poroso, com pequenas falhas internas que não se veem a olho nu. Essas falhas fragilizam a junção e podem ceder mais tarde, sob uso ou vibração.

6. Qual é a ordem correta de acabamento de uma peça de interior que fica com o metal à vista: verniz, lixamento fino, lixamento grosso, polimento? E se a peça fosse pintada?

Resolução: lixamento grosso, depois lixamento fino, depois polimento, e por fim o verniz. Remove-se primeiro o mais grosseiro (rebarbas, escórias), depois afina-se a superfície e dá-se brilho, e só no fim se protege. Se a peça fosse pintada, não se polia: depois do lixamento fino vinham o desengorduramento, o primário e a tinta, porque a tinta precisa de alguma rugosidade para agarrar.

7. Um portão de exterior tem ferrugem visível. Qual é o primeiro passo antes de pintar?

Resolução: preparar a superfície, retirando a carepa e lixando toda a ferrugem até ao metal limpo, e desengordurando. Pintar sobre ferrugem é desperdício de material, porque a corrosão continua a trabalhar sob a nova camada de tinta.

8. Que EPI é indispensável junto à forja, para além de luvas e avental, e porquê?

Resolução: óculos de segurança (ou viseira), porque as faíscas, a carepa e os detritos projetados durante o martelamento podem atingir os olhos em qualquer momento, sem aviso. Junta-se o calçado com biqueira, pelas peças pesadas e quentes que podem cair. Na soldadura usa-se a máscara de soldar e, no polimento e no corte, a máscara respiratória.

9. Quanto pesa uma barra quadrada de 20 mm com 4,4 m de comprimento?

Resolução: secção 0,020 × 0,020 = 0,0004 m²; massa por metro 0,0004 × 7850 = 3,14 kg/m; massa total 4,4 × 3,14 = 13,8 kg.

10. Um desenho pede uma meia-argola (180 graus) com 100 mm de raio interior, em barra redonda de 12 mm. Que comprimento cortas para a parte curva?

Resolução: raio médio = 100 + 6 = 106 mm. Arco de 180 graus = π × 106 = 333 mm (333,0). As partes retas previstas no desenho somam-se a este valor.

11. Um vizinho oferece tubos de aço galvanizado para fazer uma grade forjada. Que cuidado exige?

Resolução: o aço galvanizado não se aquece nem se forja com o zinco: os fumos de óxido de zinco provocam a febre dos fumos metálicos. Ou se retira o zinco antes de qualquer aquecimento ou soldadura, com aspiração e máscara, ou se recusa o material e se usa aço macio sem revestimento, galvanizando a peça depois de pronta.