Buscar

Desenvolvimento de Ferramenta para Estampagem

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
SACA PINO PNEUMÁTICO 
 
 
 
 
 
 
 
Carlos Hermando Malagutti 
Everton Luís da Silva 
Wanderley Salgado Junior 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Campinas 
2016 
 
 
 
 
Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
SACA PINO PNEUMÁTICO 
 
 
Carlos Hermando Malagutti RA: 004201301144 
Everton Luís da Silva RA: 004201401250 
Wanderley Salgado Junior RA: 004201201635 
 
 
 
 
 
Projeto de Monografia apresentado à disciplina 
Metodologia do Trabalho Científico, do Curso de 
Engenharia Mecânica da Universidade São 
Francisco, sob a orientação metodológica do Prof. 
Eugênio de Souza Morita, como exigência parcial 
para conclusão do curso de graduação. 
 
Prof(a). orientador(a) do Trabalho de 
Graduação:_____________________________ 
 
 
 
 
 
Campinas 
2016
3 
 
 
RESUMO 
 
 
Diante de um cenário mundial inovador e competitivo, sendo o Tempo o protagonista 
dessa história, procurou-se idealizar uma ferramenta capaz de suprir as necessidades 
enfrentadas corriqueiramente nos departamentos industriais relacionada com a área de 
estampagem. 
A ferramenta atual denominada Martelo Deslizante traz uma série de prejuízos ao 
operador e consequentemente para a empresa. 
Já o novo conceito de ferramenta, chamado Saca Pino Pneumático, traduz 
os estudos e experiências dedicados a eliminar ao máximo o risco de acidentes e esforços 
físicos com o operador, além de elevar a produtividade perante a ferramenta atual. 
Para atingir esse patamar de qualidade e desempenho, necessitou compreender o 
contexto na qual a ferramenta atual é aplicada e posteriormente averiguar as necessidades 
enfrentadas pelo colaborador com o manuseio da ferramenta no dia a dia. 
Após a coleta de todas as informações pertinentes, avaliou-se todos os pontos mais 
críticos e também os pontos a princípio improváveis de perigo na ferramenta, porém, a médio 
prazo, podem originar instabilidades no processo e danos sérios para o colaborador devido a 
frequência de repetições e uso contínuo da mesma. 
Assim, possibilitou-se a prototipagem de um novo layout e características técnicas da 
ferramenta proposta a fim de sanar todas as adversidades encontradas até o momento. Nessa 
etapa de suma importância no desenvolvimento da mesma, efetuou-se uma sequência de 
estudos através de cálculos para mensurar todas as grandezas físicas geradas pela 
ferramenta. Com isso, permitiu-se a confecção do protótipo no software com os devidos 
dimensionais e em seguida, a construção real da ferramenta para aplicação no mercado 
atuante. 
A ferramenta proposta traz a modernidade através da tecnologia aplicada em seus 
componentes e funcionalidade, e em contra partida, oferece a segurança para o operador e 
para o processo. Em relação ao custo protótipo versus ferramenta atual, o protótipo gera um 
valor mais elevado do que a existente, mas, analisando-se todas as variantes que são 
inerentes à ferramenta no ambiente de atuação, principalmente o custo versus benefício, 
certamente comprova-se as discrepâncias entre as duas ferramentas. 
Portanto, a nova ferramenta consagra os objetivos traçados e, além disso, desperta 
novos horizontes para a evolução do mercado em foco. 
 
PALAVRAS-CHAVE: estampagem, produtividade, qualidade, desempenho, protótipo. 
 
4 
 
 
ABSTRACT 
 
In an innovative and competitive world scenario, being the Time the protagonist of this 
story, we sought to devise a tool capable of meeting the needs faced in the industrial 
departments related to stamping field. 
The current tool named “Martelo Deslizante” brings a series of damages to the operator 
and consequently to the company. 
Already the new tool concept, named “Saca Pino Pneumático”, translates studies and 
experiences dedicated to eliminate the maximum risk of accidents and physical efforts 
involving the operator, alongside to raising the productivity of the current tool. 
In order to reach this level of quality and performance, it was first needed developing 
the theoretical basis to understand the context in which the current tool is applied and later to 
ascertain the needs faced by the collaborator with the handling of the tool in his routine. 
After concluding the data collection, all the most critical points and also the unlikely 
points of danger in the tool were evaluated, but, in the medium term, they may cause process 
instabilities and also serious damage to the employee due to its frequency of repetitions and 
continuous use. 
Thus, it was possible to prototype a new layout and technical characteristics of the 
proposed tool in order to solve all the found adversities. At this stage of great importance in 
the development of the same, a sequence of studies was carried out through calculations to 
measure all the physical quantities generated by the tool. By doing this, it was possible to make 
the prototype in the software with the necessary dimensional and then, the real construction 
of the tool for application in the market. 
The proposed tool brings modernity through technology applied in its components and 
functionality, and in counterpart, offers safety for the operator and for the process. Comparing 
the prototype cost with the current tool, it is possible to infer that the prototype generates a 
higher value than the existing one, however, analyzing all the variants that are inherent to the 
tool in the operating environment, mainly the cost/benefit relationship, certainly proves the 
discrepancies between the two tools. 
Therefore, the new tool enshrines the objectives outlined and, in addition, awakens new 
horizons for the evolution of the market in focus. 
 
KEYWORDS: stamping, productivity, quality, performance, prototype. 
 
 
 
5 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Desenho esquemático de uma prensa de engate por chaveta. ............... 16 
Figura 2 – Prensa mecânica excêntrica com freio/embreagem. ............................... 17 
Figura 3 – Prensa mecânica de fricção com acionamento por fuso. ........................ 18 
Figura 4 – Prensa hidráulica ................................................................................... 19 
Figura 5 – Molde de estampo e seus componentes . ............................................... 20 
Figura 6 – Molde de um estampo progressivo, meramente conceitual .................... 21 
Figura 7 – Tira e peça extraída do molde ............................................................... 21 
Figura 8 – Componentes principais de um molde de estampo ................................. 22 
Figura 9 – Modelo de espiga para moldes de pequeno e médio porte .................... 23 
Figura 10 – Placa Superior . .................................................................................... 23 
Figura 11 – Placas de choque ................................................................................ 24 
Figura 12 – Placa porta punção .............................................................................. 25 
Figura 13 – Punção simples . .................................................................................. 25 
Figura 14 – Punção com postiços . .......................................................................... 25 
Figura 15 – Punção seccionado .............................................................................. 26 
Figura 16 – Montagem de uma coluna guia e uma bucha ....................................... 26 
Figura 17 – Montagem de um pino guia .................................................................. 27 
Figura 18 – Guia Lateral . ........................................................................................ 28 
Figura 19 – Matriz . .................................................................................................. 28 
Figura 20 – Base inferior simples ............................................................................ 29 
Figura 21 – Base inferior semi-embutida . ...............................................................29 
Figura 22 – Base inferior embutida .......................................................................... 29 
Figura 23 – Martelo deslizante com ponta intercambiável para diversas aplicações 
 ................................................................................................................................. 30 
Figura 24 – (a) Ilustração esquemática de como uma carga de tração produz um 
alongamento e uma deformação linear positiva. .................................................................. 32 
Figura 25– Microestrutura de um aço carbono simples com 0,44%p de C.. ............. 34 
Figura 26– Fotomicrografia da superfície de uma amostra de uma liga ferro-cromo 
policristalina, polida e atacada quimicamente, onde os contornos dos grãos aparecem 
escuros. Ampliação de 100X.. ............................................................................................. 34 
Figura 27– Diagrama de fases cobre-níquel ........................................................... 36 
Figura 28 – Diagrama de fases para o sistema ferro-carbeto de ferro . ................... 38 
Figura 29 – Fotomicrografia da ferrita α (ampliação 90x). United States Steel 
Corporation ......................................................................................................................... 39 
6 
 
 
Figura 30 – Fotomicrografia da austenita (ampliação de 325x). ............................... 39 
Figura 31 – Recipiente de ar comprimido . .............................................................. 42 
Figura 32 – Pressão em um atuador pneumático ................................................... 42 
Figura 33 - Duração de um esforço muscular (%) em relação à duração de tempo 
(minutos) ............................................................................................................................ 46 
Figura 34 – Esboço inicial do Saca Pino Pneumático .............................................. 49 
Figura 35 – Esboço inicial feito no AutoCad............................................................. 52 
Figura 36 – Válvula de escape rápido ..................................................................... 55 
Figura 37 – Válvula reguladora de fluxo . ................................................................. 55 
Figura 38 – Válvula de simples piloto 5/2 vias ........................................................ 56 
Figura 39 – Botão pulsador 3/2 vias. ....................................................................... 57 
Figura 40 – Desenho final do Saca Pino Pneumático ............................................. 58 
Figura 41 – Foto do protótipo do Saca Pino Pneumático. ........................................ 60 
 
 
7 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Valores medidos. .................................................................................... 50 
Tabela 2 – Orçamento para fabricação das peças do Saca Pino Pneumático. ......... 59 
Tabela 3 – Orçamento dos itens comerciais do Saca Pino Pneumático. .................. 59 
 
 
8 
 
 
LISTA DE APÊNDICES 
 
Apêndice A.1 – Desenho da Base Superior (Solid Edge) ........................................ 67 
Apêndice A.2 – Desenho da Base Inferior (Solid Edge) .......................................... 69 
Apêndice A.3 – Desenho do Êmbolo (Solid Edge) .................................................. 70 
Apêndice A.4 – Desenho do Cilindro (Solid Edge) .................................................. 71 
Apêndice A.5 – Desenho dos Prisioneiros (Solid Edge) .......................................... 72 
Apêndice A.6 – Desenho da Ponta Intercambiável (Solid Edge) ............................. 73 
Apêndice A.7 – Desenho de montagem do Saca Pino Pneumático (Solid Edge) .... 74 
 
 
 
9 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 11 
1.1 Justificativa ..................................................................................................... 12 
1.2 Objetivo .......................................................................................................... 12 
1.3 Objetivo específico ......................................................................................... 12 
1.4 Metodologia .................................................................................................... 13 
1.5 Estrutura do trabalho ...................................................................................... 13 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 14 
2.1 Estampagem .................................................................................................. 14 
2.1.1 Prensas ................................................................................................... 14 
2.1.2 Moldes de Estampo ................................................................................. 19 
2.1.3 Elementos de Estampo ............................................................................ 22 
2.1.4 Martelo deslizante .................................................................................... 30 
2.2 Materiais ......................................................................................................... 31 
2.2.1 Escolha dos materiais .............................................................................. 32 
2.2.2 Diagrama de fases ................................................................................... 33 
2.3 Pneumática ..................................................................................................... 41 
2.3.1 Pressão ................................................................................................... 41 
2.3.2 Ar comprimido .......................................................................................... 42 
2.4 Análises de custo ............................................................................................ 44 
2.5 Ergonomia ...................................................................................................... 45 
3 METODOLOGIA ................................................................................................ 47 
3.1 Estudo de caso ............................................................................................... 48 
3.2 Cálculos .......................................................................................................... 49 
3.3 Desenhos da ferramenta ................................................................................ 52 
3.4 Materiais utilizados ......................................................................................... 53 
3.4.1 Base Superior e Êmbolo – Aço SAE 8620 ............................................... 53 
10 
 
 
3.4.2 Cilindro, Prisioneiros e Ponta intercambiável – Aço SAE 1045 ................ 53 
3.4.3 Base Inferior – Alumínio ........................................................................... 54 
3.4.4 Parafusos Intercambiáveis ....................................................................... 54 
3.5 Acionamentos pneumáticos ............................................................................ 54 
3.6 Protótipo ......................................................................................................... 57 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 60 
5 CONCLUSÃO .................................................................................................... 63 
6 MELHORIAS PROPOSTAS ............................................................................... 64 
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 65 
8 APÊNDICE A ..................................................................................................... 67 
 
 
 
 
11 
 
 
1 INTRODUÇÃOA partir da década de 1940, iniciou-se no Brasil o desenvolvimento econômico, 
indústrias multinacionais e de base incluindo metalúrgicas, automotivas, siderúrgicas, entre 
outras, começaram a se instalar no país dando início ao desenvolvimento industrial. 
Com o passar dos anos as indústrias foram crescendo e evoluindo juntamente com a 
tecnologia, e devida a esta, era cada vez mais necessário à criação de equipamentos e 
ferramentas para acompanhar este desenvolvimento de forma a garantir uma produção 
competitiva e de qualidade. 
Dentre os diversos equipamentos, destaca-se a prensa, cuja participação foi notória e 
auxiliou no crescimento das empresas. Sua aplicação se estende desde estampagens de 
peças de pequeno à grande porte, dentre os quais as laterais dos automóveis constituem seus 
produtos. 
Outro equipamento de extrema importância foram as injetoras, que são utilizadas para 
fabricação de peças injetadas podendo ser de diversos tipos de materiais, formas e tamanhos, 
gerando um leque de possibilidades em sua aplicação, compreendendo utensílios para 
residência, nos quais se destaca os utensílios para cozinha, peças para acabamento de 
automóveis com uma série de variedades e modelos. 
Os moldes que compõem as injetoras possuem a mesma forma das peças fabricadas, 
compreendendo moldes de estampo, utilizados em prensas, ou moldes de injeção, utilizados 
em injetoras. Estes moldes precisam ser fiéis às peças a serem fabricadas, pois qualquer erro 
ou deformidade pode comprometer todo o lote de peças, e devido a esta necessidade, suas 
dimensões precisam ser exatas, seu acabamento precisa ser o mais polido possível e o 
alinhamento das partes precisam ser praticamente zerados para que o mesmo trabalhe com 
exatidão. Para isso, um dos componentes utilizados para garantir essa exatidão de 
alinhamento são os pinos guia, cuja função é exatamente guiar as placas para que as mesmas 
não se desalinhem. 
Toda ferramenta requer manutenção depois de certo tempo de utilização, no qual 
também os moldes necessitam de manutenção e ajustes. Assim, uma das dificuldades 
encontradas para tanto é na desmontagem destes moldes, pois os pinos guia costumam 
oxidar e travar na placa, dificultando sua remoção. E para auxiliar nesse processo de 
desmontagem, atualmente, utiliza-se uma ferramenta denominada martelo deslizante, onde 
uma de suas pontas fica presa ao pino através de uma rosca e a outra ponta possui uma 
“cabeça” onde um peso deslizante bate, fazendo com que o pino guia saia, porém este 
processo requer um grande esforço por parte do colaborador que efetua essa remoção e 
oferece um grande risco ao mesmo, uma vez que, este deixa sua mão exposta a 
12 
 
 
esmagamentos. Portanto, a proposta deste trabalho tem por finalidade minimizar esses 
esforços e reduzir os riscos de acidentes. 
 
1.1 Justificativa 
 
Como toda ferramenta requer manutenção depois de certo tempo de utilização, o 
mesmo acontece com os moldes. E como a ferramenta utilizada atualmente para auxiliar no 
processo de remoção dos pinos guia oferece certo risco ao colaborador que a opera, seja no 
sentido de risco de acidente devido à forma do manuseio pelo operador, já que o mesmo 
expõe parte de sua mão a possíveis esmagamentos. Como também, o risco ergonômico 
devido ao fato do operador estar exercendo uma força para manuseio da ferramenta de forma 
indevida e desproporcional, além é claro de ocasionar lesões por esforços repetitivos, afinal o 
mesmo repete o processo de deslizar o peso sobre a haste presa no pino diversas vezes, até 
conseguir removê-lo. 
Sendo assim, idealizou-se uma maneira de auxiliar o operador, proporcionando uma 
ferramenta que realize a força e o esforço repetitivo por ele, não expondo-o mais a nenhum 
risco. Sendo assim, esta é a proposta do Saca Pino Pneumático, minimizar esses esforços e 
reduzir os riscos de acidentes. 
 
1.2 Objetivo 
 
O Saca Pino Pneumático, tem como objetivo minimizar esforços físicos realizados 
pelos operadores, eliminar o risco de acidentes e aumentar a produção ou, no caso, agilizar 
a manutenção e set up de moldes. Sua confecção será com materiais leves, porém que 
suportem os esforços a que serão submetidos, visando eficiência e praticidade. Seu 
acionamento será totalmente pneumático, para que possa manter a eficiência durante todo o 
processo de remoção, ao invés de totalmente manual, como acontece no martelo deslizante, 
o que acarreta em diminuição da eficiência durante o tempo devido ao grande esforço a que 
o operador é exposto. 
 
1.3 Objetivo específico 
 
A ferramenta proposta consiste em uma ferramenta pneumática automática, cabendo 
ao operador apenas a função de fixar uma das pontas no pino e acionar o botão em forma de 
gatilho para que a ferramenta comece a atuar, gerando impactos e removendo o pino. Como 
a intenção é aperfeiçoar o processo, reduzir o desgaste físico do operador e reduzir ao 
máximo os riscos de acidentes por conta da utilização da ferramenta apresentada, a mesma 
13 
 
 
precisa ser dimensionada coerentemente para que o operador não se desgaste em utilizá-la 
e seja de fácil manuseio, mensurando seu peso e requerendo a utilização de materiais leves, 
porém que suportem os esforços aos quais estará sujeita. Dessa forma, o intuito deste 
trabalho é comprovar a eficiência do Saca Pino Pneumático e uma ótima relação custo-
benefício para a empresa, visto que sua aplicação poderá reduzir esforços físicos realizados 
pelo operador, eliminar os riscos a que ele está exposto e diminuir o tempo de set up e 
manutenção em moldes, aumentando assim a produção. 
 
1.4 Metodologia 
 
O trabalho foi desenvolvido seguindo as etapas abaixo: 
I. Embasamento teórico – pesquisa e levantamento de materiais, cálculos de 
resistência dos materiais, pneumática, processos de fabricação, engenharia 
econômica e demais conhecimentos pertinentes a elaboração do projeto; 
II. Estudo de caso – Estudo do processo e da ferramenta utilizada atualmente, 
apontando seus pontos fracos a serem melhorados; 
III. Elaboração da ferramenta – à partir do estudo de caso, idealizou e elaborou 
uma ferramenta para substituir a atual, minimizando os esforços físicos e 
reduzindo os riscos operacionais. 
 
1.5 Estrutura do trabalho 
 
Com o objetivo de apresentar todos estes argumentos e explicações à respeito da 
proposta exposta, o trabalho estará dividido da seguinte forma: 
No capítulo 2 será explanada a pesquisa bibliográfica para elaboração deste trabalho. 
No capítulo 3 será apresentada toda a metodologia do trabalho como, apresentação 
dos cálculos matemáticos para fabricação e desenvolvimento da ferramenta, seleção de 
materiais, seleção dos acionamentos pneumáticos, desenvolvimento da ferramenta proposta 
e desenvolvimento do protótipo. 
No capítulo 4 serão apresentados os resultados obtidos através dos testes a serem 
executados no laboratório. 
No capítulo 5 será apresentado a conclusão do trabalho, abordando uma relação entre 
os custos x benefícios para implantação da ferramenta na indústria. 
No capítulo 6 será apresentado algumas melhorias propostas para aperfeiçoamento 
da ferramenta e aumento de sua eficiência. 
No capítulo 7 constarão todas as referências bibliográficas utilizadas para o 
desenvolvimento do trabalho. 
14 
 
 
E no capítulo 8 encontram-se os apêndices. 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
2.1 Estampagem 
 
A estampagem consiste em um processo de conformação mecânica de chapas, 
geralmente realizado a frio, onde uma chapa plana denominada blank é submetida a um 
conjunto de operações de modo a adquirir uma nova forma e esta é determinada por uma 
matriz (fêmea) que sofre uma ação imposta por um punção (macho), dando a forma desejada 
à chapa.( PROVENZA, 1996) 
A estampagem compreende operações de corte, dobramento, estampagem profunda 
(repuxo), encurvamento e prensagem. Como este tipo de processo é realizado geralmentea 
frio é extremamente importante que se tenha uma lubrificação adequada a cada tipo de 
operação, para que se possa reduzir o desgaste do material e também os esforços de 
conformação. A estampagem pode ser simples ou combinada, dependendo da quantidade de 
etapas necessárias para se chegar a peça desejada, normalmente operações de corte 
costumam ser do tipo simples, enquanto as demais operações requerem mais de uma etapa 
para serem realizadas. 
Neste processo de fabricação pode se utilizar diversos tipos de materiais como aços 
com baixo teor de carbono, aço liga, aços inoxidáveis, alumínios, entre outros e devido às 
suas características este processo se torna muito apropriado para uma série de peças, desde 
as mais simples até peças mais complexas, obtendo-se grandes vantagens como baixo custo 
por peça, maior produtividade, bom acabamento, aumento da resistência das peças, devido 
ao encruamento no material causado pela deformação, uniformidade das peças fabricadas, 
entre outras, porém como todo processo também tem suas desvantagens e a maior delas é o 
alto custo do ferramental utilizado, viabilizando o processo somente se a quantidade de peças 
a se fabricar for elevada, caso contrário não se consegue amortizar o valor do mesmo. 
Este processo tem sido utilizado em grande escala por empresas de diversos 
segmentos, desde o automobilístico até o alimentício, que utilizam ferramentas automatizadas 
para realização destes trabalhos denominadas prensas, que podem ser hidráulicas ou 
mecânicas. 
 
2.1.1 Prensas 
 
15 
 
 
Prensas são equipamentos de conformação mecânica, utilizadas para comprimir ou 
cortar diversos tipos de materiais, onde a ação de puncionar executada pelo martelo provém 
de um sistema hidráulico ou um sistema mecânico, transformando o movimento rotativo em 
movimento linear. São utilizadas para confecção de diversos tipos de peças, desde as mais 
simples até as mais complexas e devido a esta gama de possibilidades são amplamente 
utilizadas nas indústrias e como existem diversos tipos prensas, faremos uma breve 
explanação sobre as mais importantes. 
De acordo com o tipo de transferência de movimento utilizado tem-se diversos tipos 
de prensas mecânicas, tais como prensas mecânicas excêntricas de engate por chaveta, 
prensas mecânicas excêntricas com freio/embreagem e prensas mecânicas de fricção com 
acionamento por fuso e as prensas hidráulicas, que como o próprio nome diz, possuem um 
sistema hidráulico, além é claro, de algumas ferramentas similares que utilizam o mesmo 
princípio das prensas para executar suas funções, constituindo o Martelo Pneumático uma 
ferramenta amplamente utilizada para forjamento de peças. 
 
PRENSAS MECÂNICAS EXCÊNTRICAS DE ENGATE POR CHAVETA 
 
O movimento rotativo é transformado em linear através de um sistema de bielas. 
As prensas mecânicas excêntricas de engate por chaveta apresentam acionamento 
direto do volante ou com diminuição por engrenagens, com mesa fixa ou regulável, em 
posição horizontal ou desviada da linha vertical. O volante é acionado por um motor elétrico, 
se encontra fixado na ponta de um eixo por meio de uma bucha de engate onde se insere 
uma chaveta com movimento de rotação. Na outra ponta, o eixo está fixado em uma bucha 
acoplada em uma biela que muda o movimento rotativo para linear (BECKER, 2006). 
A figura 1, ilustra um desenho esquemático de uma prensa mecânica excêntrica de 
engate por chavetas, assim como seus componentes identificados através das letras A – 
Motor, B – Volante, C – Eixo, D – Biela, E – Martelo. 
16 
 
 
 
Figura 1 – Desenho esquemático de uma prensa de engate por chaveta (BECKER, 2006). 
 
O acoplamento de engate por chaveta, uma vez colocado em funcionamento ou 
ativado não pode ser desengatado até que o martelo tenha realizado um ciclo completo. As 
prensas com esse tipo de acoplamento são extremamente perigosas, não sendo, portanto, 
mais permitida a sua fabricação (Puiatti, 2011). 
 
PRENSAS MECÂNICAS EXCÊNTRICAS COM FREIO/EMBREAGEM 
 
Assim como nas prensas mecânicas excêntricas de engate por chaveta o movimento 
do volante é gerado através de um motor elétrico que se encontra na extremidade de um eixo 
e na outra extremidade do eixo fixa-se uma bucha excêntrica, alojada em uma biela, que é 
responsável por transformar o movimento rotativo em movimento linear, a diferença é que ao 
invés de um sistema de engrenagens é acoplado um conjunto freio/embreagem que controla 
a velocidade. 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
 
Na figura 2 podemos observar um exemplo deste tipo de prensa. 
 
Figura 2 – Prensa mecânica excêntrica com freio/embreagem (BECKER, 2006). 
 
 Este tipo de prensa quando acionada manda um sinal elétrico para as válvulas 
pneumáticas ou hidráulicas que liberam a passagem do fluido e com isso liberam o freio e 
acoplam a embreagem, transmitindo o movimento de rotação para o conjunto eixo/bucha 
excêntrica que é transformado em movimento linear pela biela, realizando os movimentos de 
descida e subida da prensa, quando este ciclo é executado o freio é acionado por molas, 
interrompendo o movimento da prensa até a mesma ser acionada novamente e diferente das 
prensas mecânicas excêntricas de engate por chaveta este ciclo pode ser interrompido 
através do freio. 
 
PRENSAS MECÂNICAS DE FRICÇÃO COM ACIONAMENTO POR FUSO 
 
Neste tipo de prensa o martelo desce por meio de um fuso, sendo acionado por dois 
volantes laterais, que friccionam um volante horizontal que se encontra no centro e acima do 
fuso, fazendo assim com que o martelo realize o movimento de descida e subida. Este tipo de 
prensa também é conhecido como prensa tipo parafuso ou prensa por fuso e a figura 3 mostra 
como é uma prensa deste tipo. 
 
18 
 
 
 
Figura 3 – Prensa mecânica de fricção com acionamento por fuso (BECKER e MISTURINI, 
2001). 
 
O ciclo desta máquina não é completo, pois permite a parada do martelo no movimento 
de descida. Contudo, a intensa resistência presente no sistema não torna possível a exatidão 
da parada do martelo (BECKER e MISTURINI, 2001). 
 
PRENSAS HIDRÁULICAS 
 
Estas prensas são normalmente utilizadas em repuxos profundos, devido a sua maior 
capacidade de força de estampagem e tem como características sua força constante em 
qualquer ponto do curso do martelo e seu corpo, que geralmente é em forma de “H”, possuindo 
duas ou quatro colunas, mesa fixa ou regulável, horizontal ou inclinada, podendo ter 
características adicionais como duplo ou triplo efeito. Na figura 4 podemos visualizar de forma 
mais concreta uma prensa hidráulica. 
19 
 
 
 
Figura 4 – Prensa hidráulica (SILVA, 2008). 
 
Estas prensas usam força mecânica adquirida através da pressão produzida pelo 
fluído hidráulico do sistema, por meio do Principio de Pascal, a fim de conformar, estampar, 
dobrar, cortar, furar chapas ou executar a montagem de componentes mecânicos. Seus 
principais componentes são: fonte hidráulica de deslocamento positivo, cilindro hidráulico, 
válvulas, tubos e fluído hidráulico para acionamento do sistema (SILVEIRA, 2010). 
 
2.1.2 Moldes de Estampo 
 
É o conjunto de peças ou placas que associado e adaptado às prensas ou balancins 
executa operações em chapas, para produção de peças em série (SENAI, 2006). 
 
 
 
 
 
 
20 
 
 
A figura 5 ilustra como é um molde de estampo e seus principais componentes. 
 
Figura 5 – Molde de estampo e seus componentes (SENAI, 2006). 
 
Estes moldes podem ser de três tipos corte, dobra ou repuxo, os moldes do tipo corte 
como o próprio nome diz são utilizados para realizar cortes em chapas com diversas formas 
diferentes, de acordo com a aplicação da peça, os moldes do tipo dobra são utilizados para 
realização das dobras nas peças e os de repuxo são utilizados para fabricação de peças que 
requerem um repuxo com grande profundidade, um bom exemplo de peça feita nesse tipo de 
molde são as panelas que utilizamosno nosso dia a dia. 
Como pode ter diversos formatos de peças, às vezes precisa-se de várias operações 
em um mesmo molde para chegarmos à peça desejada, sendo assim utilizamos moldes do 
tipo progressivo, onde podemos combinar operações de corte, dobra e até repuxo em um 
mesmo molde para obtenção de peças mais complexas. A figura 6 ilustra como seria um 
21 
 
 
molde progressivo, onde cada tipo de operação é denominado estágio e dependendo da peça 
podemos ter diversos estágios. 
 
Figura 6 – Molde de um estampo progressivo, meramente conceitual 
(http://officecadprojetos.blogspot.com.br/) 
 
A tira (chapa) está representada pela cor azul e conforme vai avançando dentro do 
molde e passando pelos estágios, sofre um tipo de operação diferente, no caso ilustrado 
podemos observar que a tira começa com algumas operações do tipo corte e em seguida 
passa por operações de dobra até sair no fim do molde a peça desejada, a figura 7 mostra 
como fica a tira no decorrer dos processos e a peça adquirida no final deste. 
 
Figura 7 – Tira e peça extraída do molde representado na figura 6 
(http://officecadprojetos.blogspot.com.br/) 
22 
 
 
2.1.3 Elementos de Estampo 
 
Como pode ser observado na figura 8, um molde é composto por vários componentes 
independentemente se ele for de corte, dobra, repuxo ou progressivo alguns componentes 
são padrão e essenciais para todos, tais como 1 – Espiga, 2 –Base ou Placa Superior, 3 – 
Placa de Choque, 4 – Porta Punção, 5 – Punção, 6 – Colunas de Guia, 7 – Buchas, 8 – Pinos 
de Fixação ou Pinos Guia, 9 – Parafusos, 10 – Extratores, 11 – Guia das Chapas, 12 – Matriz, 
13 – Base Inferior. 
 
Figura 8 – Componentes principais de um molde de estampo (CENTRO PAULA SOUZA, 
2010). 
 
ESPIGA: A fixação da parte móvel do estampo no martelo da prensa é feita aplicando-
se um pino roscado, o qual se denomina espiga. A espiga é introduzida no furo existente no 
martelo e, por intermédio de um parafuso, fixa-se o conjunto. 
A espiga é um elemento de forma cilíndrica e o seu diâmetro, assim como o 
comprimento, deverá ser de acordo com o furo do martelo já existente na prensa, onde será 
montado o estampo. Geralmente, a espiga é constituída com um aço comum como, por 
exemplo, SAE 1010 ou 1020, exceto em casos especiais, nunca receberá tratamento térmico 
(CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
23 
 
 
A figura 9 ilustra um modelo de espiga para moldes de pequeno e médio porte. 
 
Figura 9 – Modelo de espiga para moldes de pequeno e médio porte (CENTRO PAULA 
SOUZA, 2010). 
 
BASE OU PLACA SUPERIOR: É uma placa de aço1020 a 1030, ou de ferro fundido, 
na qual é fixada a espiga e tem por finalidade unir, por meio de parafusos, a placa de choque 
e a placa porta punção (SENAI, 2006). 
 
Figura 10 – Placa Superior (CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
 
24 
 
 
Conforme ilustrado na figura 10 a base superior pode conter, além do encaixe de 
fixação da espiga, também o alojamento para encaixe das buchas de guia. 
PLACA DE CHOQUE: Para impedir que a punção penetre no cabeçote, coloca-se 
entre a cabeça do punção e o cabeçote do estampo, uma placa de aço temperado com 
espessura máxima de 5 mm a 8mm. Outra função é a distribuição da pressão da punção. 
O material que normalmente é utilizado o aço SAE 1045 e levando um tratamento 
térmico não obrigatório de HRC 45-48, não havendo necessidade de maior dureza para não 
torná-la quebradiça (CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
A figura 11 traz dois tipos de placas de choque, inteiriça ou segmentada, que como os 
próprios nomes já dizem aplaca inteiriça é uma única placa colocada entre a cabeça de todos 
os punções e o cabeçote, já a placa segmentada é colocada apenas sobre a cabeça do 
punção. 
 
Figura 11 – Placas de choque (CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
 
PLACA PORTA PUNÇÃO: É uma placa de aço 1020 a 1030, situada logo abaixo da 
placa de choque ou da placa superior e fixa-se a esta por meio de parafusos, sua função é 
sustentar punções, centradoras, cunhas e as colunas de guia quando forem necessárias. 
Quando o estampo se destina a trabalhar em prensas automáticas, o ajuste dos 
punções nas placas porta-punções deve ser H7 e h6, em prensa excêntrica o ajuste é H7 e 
g6 (SENAI, 2006). 
A figura 12 ilustra uma placa porta punção indicando suas cavidades sendo 1 – Placa 
de corte, 2 – Alojamento para cabeça de punções, 3 – Placa porta punções, 4 – Alojamento 
de punções. 
25 
 
 
 
Figura 12 – Placa porta punção (SENAI, 2006). 
 
PUNÇÃO: São peças de aço liga, temperado e revenido, que efetuam o corte ao 
introduzir nas cavidades da placa-matriz, dando forma ao produto (SENAI, 2006). 
Os punções, de acordo com seu perfil podem ser de três formas, simples (figura 13) 
quando não apresenta dificuldade quanto ao formato do punção, com postiços (figura 14) 
quando possuem partes frágeis e seccionados (figura 15) quando possuem grande dimensão 
e dificuldade na construção do mesmo, ele é dividido em diversas partes para facilitar a 
confecção. 
 
Figura 13 – Punção simples (SENAI, 2006). 
 
 
Figura 14 – Punção com postiços (SENAI, 2006). 
 
26 
 
 
 
Figura 15 – Punção seccionado (SENAI, 2006). 
 
COLUNA DE GUIA E BUCHAS: As colunas e buchas são peças cilíndricas, cuja a 
função é manter o alinhamento entre os conjuntos superior e inferior de um estampo. Podem 
ser construídos de aço 1040 a 1050, cementados, temperados e retificados. 
As tolerâncias de fabricação da zona de trabalho das colunas e buchas correspondem 
a um ajuste H6 e h5 (SENAI, 2006). 
A figura 16 a seguir nos traz uma amostra de como são montadas uma coluna guia e 
uma bucha e a interação entre elas. 
 
Figura 16 – Montagem de uma coluna guia e uma bucha (SENAI, 2006). 
 
As colunas são dimensionadas de modo a manter o conjunto rígido e firme, garantindo 
a estabilidade do estampo e seu comprimento deve ser de acordo com o curso de trabalho da 
ferramenta, para que não ocorra a separação dos conjuntos superior e inferior durante o 
trabalho da mesma. 
PINO GUIA: São peças cilíndricas geralmente de aço-prata temperadas e revenidas. 
Sua função é posicionar as placas de um conjunto, ou peças entre si, eliminando a folga dos 
parafusos de fixação (SENAI, 2006). 
27 
 
 
O ajuste desses pinos nas placas deve ser H7 j6 e geralmente utilizam-se no mínimo 
dois pinos. Os pinos podem ter ou não rosca interna para auxiliar a remoção dos mesmos, 
pois após certo tempo fixado no molde tendem a travar e dar certa dificuldade na sua remoção. 
A figura 17 ilustra a montagem de um pino guia. 
 
Figura 17 – Montagem de um pino guia (SENAI, 2006). 
 
PARAFUSO: São elementos de fixação utilizados para travar as partes do estampo, 
por exemplo, travar a matriz na base inferior. Geralmente se utilizam parafusos comerciais do 
tipo “ALLEN”, que são parafusos com cabeça cilíndrica e um sextavado interno na mesma 
para encaixe da chave, para que se possa apertar ou remover o parafuso. 
EXTRATOR: Os extratores têm a função de retirar o produto de dentro das matrizes 
e/ou dos punções (CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
GUIA DE CHAPA: O objetivo da guia de chapa ou guia lateral é guiar a tira do produto 
dentro do estampo, deixando uma folga que possibilite a passagem da tira sem interferência, 
que geralmente é cerca de 20% da espessura da chapa. O material de fabricação das guias 
pode ser SAE 1045 ou VND e posterior a sua fabricação, deve-se aplicar o tratamento térmico 
adequado para garantir sua durabilidade e resistência a fricção da tira. Podemos ver a 
montagem da guia lateral na figura 18. 
28 
 
 
 
Figura 18 – Guia Lateral (CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
 
MATRIZ: A matriz (figura 19) é um elemento fundamental do estampo, pois é nela que 
se encontra o perfil negativo da peça a ser produzida, é fixada na base inferior através de 
parafusos e seu alinhamento é garantido através dos pinos guia, de modo a formar um 
conjunto sólido. Assim como o punção deveser fabricada com aço liga, temperado e revenido 
e possuir um acabamento finíssimo. 
 
 
Nomenclatura: 
Ø – Diâmetro 
T - Talão 
 
 
 
 
Figura 19 – Matriz (CENTRO PAULA SOUZA, 2010). 
 
Todas as matrizes devem levar em conta algumas características que são 
fundamentais para o bom desempenho do estampo como possuir ângulo de saída para 
auxiliar o escoamento do material, folga ajustada entre o punção e a matriz de acordo com a 
espessura da tira e uma altura do talão adequada, pois é ela que determina a quantidade de 
afiações possíveis. 
BASE INFERIOR: É uma placa que serve de apoio à placa matriz e fixa a esta por 
meio de parafusos e pinos de guias. É constituída de aço 1020 a 1030 ou ferro fundido. 
29 
 
 
Quando o produto obtido sai pela parte inferior da matriz, a base inferior terá uma cavidade 
maior, para facilitar sua saída (SENAI, 2006). 
Também conhecida como Placa Base pode ser simples (figura 20), onde simplesmente 
apoia a placa matriz, semi-embutida (figura 21), onde aloja parcialmente a placa matriz e 
embutida (figura 22), onde aloja totalmente a placa matriz. 
 
Figura 20 – Base inferior simples (SENAI, 2006). 
 
 
Figura 21 – Base inferior semi-embutida (SENAI, 2006). 
 
 
Figura 22 – Base inferior embutida (SENAI, 2006). 
 
 
30 
 
 
2.1.4 Martelo deslizante 
 
O Martelo deslizante é uma ferramenta utilizada para diversos tipos de serviços, como 
auxiliar na restauração da lataria de automóveis, extrair homocinéticas, extrair pinos e colunas 
guia em moldes de estampo, entre outras aplicações. Ele possui uma haste cilíndrica onde 
corre uma bucha (martelo) e a haste possui, em uma das pontas, um dispositivo para fixar a 
ferramenta, seja um parafuso, um saca polia, entre outros e na outra extremidade ela possuí 
uma “cabeça” fixa na haste, onde o martelo exerce o impacto, gerando uma força suficiente 
para realização do trabalho, conforme ilustrado na Figura 23. 
 
 
Figura 23 – Martelo deslizante com ponta intercambiável para diversas aplicações 
(https://www.canaldapeca.com.br/p/1528313/martelo-deslizante-sacador-otc-4579-unitario) 
 
Seu princípio de funcionamento é baseado no carregamento de impacto, mais 
especificamente impacto de batida. “O impacto de batida refere-se a uma colisão real de dois 
corpos, como em um martelo ou na eliminação da folga entre partes de contato”. (NORTON, 
2013). Onde a energia cinética gerada pelo movimento do martelo é convertida em energia 
potencial na “cabeça” fixa na haste. 
A escolha dos materiais para construção de uma ferramenta deste tipo tem que ser 
bem minuciosa, pois o impacto não pode causar deformação permanente, ou seja, a tensão 
precisa permanecer na região elástica, caso isso não aconteça não será possível a utilização 
da ferramenta diversas vezes, pois na primeira utilização a mesma deformaria e ficaria 
inutilizada. 
Se a massa do objeto impactante m é grande comparada a massa do objeto impactado 
mb e se o objeto impactante pode ser considerado rígido, então a energia cinética contida pelo 
objeto impactante pode ser igualada à energia elástica armazenada pelo objeto impactado na 
sua deflexão máxima (NORTON, 2013). 
Porém está igualdade não é exata é apenas aproximada, pois para que isso 
acontecesse os dois corpos teriam que atingir suas tensões máximas no mesmo instante, o 
que não ocorre na prática. 
31 
 
 
Visando a utilização deste tipo de ferramenta na manutenção de estampos, pode-se 
dizer que muitas vezes elas não seguem todos estes critérios de fabricação, pois se utiliza 
sobras de materiais para fabricação de uma ferramenta deste tipo, gerando assim mais uma 
condição de risco para o colaborador que utiliza esta ferramenta, além é claro dos riscos 
físicos como esmagamentos em partes da mão ou riscos ergonômicos, pois executa um 
esforço repetitivo podendo causar LER (Lesão por Esforço Repetitivo). 
 
2.2 Materiais 
 
Material: [Do latim materiale] Pertencente ou relativo a matéria. 
Matéria: [Do latim materia] Qualquer substância sólida, líquida ou gasosa que ocupa 
lugar no espaço (FERREIRA,1987). 
Os materiais estão ligados ao mundo há séculos. Comunicação, construção, 
habitação, produtos em geral, transporte e vestuário são alguns dos exemplos de materiais 
que podemos encontrar no nosso dia a dia. Ancestrais do homem tiveram contato somente 
com os materiais naturais encontrados na época, como: argila, madeira, pedra e outros. 
Contudo, com o desenvolvimento e avanço da humanidade gerou a necessidade de 
produzir e aperfeiçoar os materiais. Assim, encontraram técnicas para a confecção de 
materiais que tinham propriedades superiores à dos produtos naturais; entre eles estão a 
cerâmica e os metais. E também, defrontaram que as propriedades de um material 
conseguiriam ser modificadas devido aos tratamentos térmicos. A escolha do material era 
submetida a um processo de seleção, onde um grupo concernentemente restrito de materiais 
disponíveis era definido para uma determinada aplicação em função de suas características. 
Dessa forma, dezenas de milhares de materiais foram criadas com características peculiares 
que consideram as necessidades do mundo moderno; incluem entre tantos, as fibras, metais, 
plásticos e vidros. 
Sendo assim, a existência de bens tecnológicos em nossas vidas se dá à evolução 
das tecnologias juntamente com a escolha correta e acessível dos materiais na qual resultam 
numa alta performance na aplicação desejada. 
Portanto, o embasamento literário, a pesquisa científica, os ensaios laboratoriais e a 
gama de materiais disponíveis são inerentes ao processo de escolha do material apropriado. 
 
 
32 
 
 
2.2.1 Escolha dos materiais 
 
A grande parte dos materiais quando em fase de execução estão sujeitos a forças, 
sendo assim é necessário o total conhecimento de suas características para verificação do 
seu comportamento perante as possíveis variações antes da sua implementação. 
“O comportamento mecânico de um material reflete a relação entre a sua resposta ou 
deformação a uma carga ou força que esteja sendo aplicada.” (CALLISTER, 2000) 
Dentre as propriedades mecânicas mais importantes estão a dureza, a ductilidade, a 
resistência e a rigidez. Essas propriedades mecânicas são examinadas em testes 
laboratoriais de alto nível, onde se preveem todas as inconstâncias do material reproduzindo 
lealmente sua aplicação na vida real. 
Deve-se considerar também a carga aplicada e a permanência da sua aplicação. A 
carga possui três vertentes: a tração, a compressão e o cisalhamento (Figuras 24 a,b,c,d) e a 
duração da aplicação pode avariar desde milésimos de segundo à alguns minutos. 
 
Figura 24 – (a) Ilustração esquemática de como uma carga de tração produz um 
alongamento e uma deformação linear positiva. As linhas tracejadas representam a forma 
antes da deformação; as linhas sólidas, após a deformação; (b) Ilustração esquemática de 
como uma carga compressiva produz uma contração e uma deformação linear negativa; (c) 
Representação esquemática da deformação de cisalhamento γ, onde γ= tanΘ. 
(d) Representação esquemática da deformação torcional (isto é, com ângulo de torção Φ) 
produzida pela aplicação de um torque T (CALLISTER, 2000). 
33 
 
 
2.2.2 Diagrama de fases 
 
Fases 
 
Fase significa uma determinada parcela homogênea de um conjunto que se encontram 
características físicas e químicas iguais. Caso contenha mais de uma fase em um 
determinado conjunto, cada fase haverá propriedades individuais próprias, e terá uma 
margem dividindo as fases, cuja qual haverá alteração descontínua e súbita nas 
características físicas e/ou químicas. Quando duas fases pertencem a um conjunto, não é 
obrigatório que tenham diferenças nas propriedades físicas como nas propriedades químicas; 
uma desigualdade em um ou no outro grupo de propriedades já é o bastante. 
Às vezes, um conjunto que contém uma única fase é denominado dehomogêneo. 
Conjuntos que contenham duas ou mais fases são denominados misturas ou 
conjuntos heterogêneos. A maioria das ligas metálicas e, assim como, conjuntos cerâmicos, 
poliméricos e compósitos são heterogêneos. 
 
Microestrutura 
 
Na maioria das vezes, as propriedades físicas, mais especificamente, o 
comportamento mecânico de um material depende da microestrutura. Nas ligas metálicas, a 
microestrutura é determinada pelo número de fases presentes, por suas proporções, e pela 
maneira a qual estão divididas ou dispostas. A microestrutura de uma liga depende de 
algumas variáveis, dentre elas, elementos de liga presentes, suas concentrações e o 
tratamento térmico da liga, ou seja, o tempo de aquecimento à temperatura do tratamento e 
a taxa de resfriamento até a temperatura ambiente. 
O procedimento de preparos de superfícies com cuidado e esmero é necessário para 
apresentar os detalhes importantes da microestrutura. Dessa forma, segue sucintamente a 
ordem do procedimento; inicialmente, a amostra deve ser lixada e polida, até obter um 
acabamento liso e espelhado e em seguida, recebe um tratamento de superfície de reagente 
químico adequado. Assim, as diferentes fases podem ser separadas pelas suas aparências. 
Como exemplo, a liga bifásica, como mostra a Figura 25, na qual uma fase pode aparecer 
clara e a outra escura. 
34 
 
 
 
Figura 25– Microestrutura de um aço carbono simples com 0,44%p de C. As grandes áreas 
escuras são ferrita proeutetóide. As regiões que apresentam estrutura lamelar alternando 
entre claro e escuro são perlita; as camadas escuras na perlita correspondem, 
respectivamente, às fases ferrita e cementita. (CALLISTER, 2000). 
 
 
Porém, quando somente uma única fase está presente, a textura é constante, com 
exceção dos contornos dos grãos, que podem estar revelados conforme Figura 26. 
 
 
 
 
Figura 26– Fotomicrografia da superfície de uma amostra de uma liga ferro-cromo 
policristalina, polida e atacada quimicamente, onde os contornos dos grãos aparecem 
escuros. Ampliação de 100X. SMITH e BRADY (apud CALLISTER, 2000). 
 
35 
 
 
Equilíbrio de Fases 
 
Este termo, equilíbrio, é um termo essencial, porém é mais bem descrito em termos 
de uma grandeza termodinâmica conhecida por energia livre. Em sumo, a energia livre é uma 
desordem dos átomos ou moléculas e também função da energia interna de um sistema. 
Denomina-se um sistema em equilíbrio se a sua energia livre se encontra em um valor mínimo 
para alguma combinação específica de composição, pressão e temperatura. 
A expressão equilíbrio de fases significa o equilíbrio, uma vez que se aplica a sistemas 
nos quais pode existir mais de uma fase. 
Diversos sistemas metalúrgicos e de materiais de interesse, o equilíbrio de fases 
envolve somente de fases sólidas. Nesse sentido, o estado do sistema está refletido nas 
características da microestrutura, cuja necessariamente não inclui somente as fases 
presentes e as suas composições, mas, além disso, as quantidades relativas das fases e os 
seus arranjos ou distribuições espaciais. 
Um estado de não-equilíbrio ou metaestável é quando um estado de equilíbrio nunca 
é completamente atingido, pois a taxa segundo a qual se chega ao equilíbrio é extremamente 
lenta. Um estado ou microestrutura metaestável pode persistir indefinidamente, sofrendo 
alterações extremamente pequenas e imperceptíveis com o passar do tempo. A resistência 
de alguns aços e de ligas de alumínio depende do desenvolvimento de microestruturas 
metaestáveis no decorrer dos tratamentos térmicos. (CALLISTER, 2000) 
 
Diagrama de Fases em condições de equilíbrio 
 
Diversos dados sobre o controle da microestrutura ou da estrutura das fases de um 
sistema de ligas específico são mencionados de maneira conveniente e sucinta no que é 
denominado diagrama de fases, também frequentemente chamado de diagrama de equilíbrio 
ou diagrama constitucional. As microestruturas se desenvolvem a partir de transformações de 
fases, as mudanças que ocorrem entre as duas fases quando a temperatura é alterada. Isso 
pode ocasionar a transição de uma fase para outra, ou o aparecimento ou desaparecimento 
de uma fase. Os diagramas de fases são extremamente necessários para prever as 
transformações de fases e as microestruturas resultantes, que podem revelar caráter de 
equilíbrio ou de ausência de equilíbrio. 
Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre temperatura e as 
condições de equilíbrio. Existem diversos tipos de diagramas diferentes; porém, a temperatura 
e a composição são os parâmetros variáveis para ligas binárias. Uma liga binária é uma que 
contém dois componentes. Se mais que dois componentes estiverem presentes, os 
diagramas de fases se tornam extremamente complexos e difíceis de serem representados. 
36 
 
 
Os princípios empregados para controle da microestrutura com o auxílio de diagrama de fases 
podem ser ilustrados através de ligas binárias, mesmo que, na realidade, a maioria das ligas 
contenha mais do que dois componentes. 
Para um sistema binário com composição e temperatura conhecidas e que se 
encontram em equilíbrio, pelo menos três tipos de informação estão disponíveis: (1) as fases 
que estão presentes, (2) as composições dessas fases, (3) as porcentagens ou frações das 
fases. 
O estabelecimento de quais são as fases presentes é referentemente simples. Precisa-
se somente localizar o ponto temperatura-composição no diagrama de fases e observar com 
qual fase o campo de fases correspondente está indicado. Uma liga com composição 60%p 
Ni – 40%p Cu a 1100°C estaria localizada no ponto A na Figura 27; uma vez que esse ponto 
encontra-se dentro da região α, exclusivamente a fase α estará presente. Por outro lado, uma 
liga com composição de 35%p Ni – 65%p Cu que se encontra a 1250ºC (ponto B) consistirá 
tanto na fase α como na fase líquida, estas em equilíbrio. 
 
 
 
Figura 27– Diagrama de fases cobre-níquel (CALLISTER, 2000). 
 
 
 
 
 
Sistema Ferro-Carbono 
37 
 
 
 
De todos os sistemas de ligas binárias, o que é factivelmente o mais importante é 
aquele formado pelo ferro e o carbono. Tanto os aços como os ferros fundidos, que são os 
principais materiais estruturais em toda e qualquer cultura tecnologicamente avançada, são 
fundamentalmente ligas de ferro-carbono. Assim, a seguir, analisa-se o diagrama de fases 
para este sistema e ao desenvolvimento de várias das possibilidades de microestruturas. 
 
O Diagrama de Fases Fe – Fe3C 
 
A Figura 28 apresenta uma parte do diagrama de fases do ferro-carbono. Segundo 
CALLISTER, o ferro puro, ao se elevar a temperatura, forma duas alterações na sua estrutura 
cristalina antes de fundir. À temperatura ambiente, a forma estável, conhecida por ferrita, ou 
ferro α, possui uma estrutura cristalina CCC. Com a elevação da temperatura, a ferrita 
promove uma transformação polimórfica para a austenita, com estrutura cristalina CFC, ou 
ferro γ, à temperatura de 912ºC (1674ºF). Essa austenita se mantém até 1394ºC (2541ºF), 
temperatura em que a austenita CFC reverte novamente em para uma fase com estrutura 
CCC, conhecida por ferrita δ, a qual por fim se funde a uma temperatura de 1538ºC (2800ºF). 
O eixo das composições na Figura 28 somente menciona até 6,7%p C; nesse momento, se 
forme o composto intermediário carbeto de ferro, ou cementita (Fe3C), demonstrado pela linha 
vertical no diagrama. 
Dessa forma, o sistema ferro-carbono pode ser dividido em duas porções: uma porção 
rica em ferro, como na Figura 28; e a outra (não mostrada) para composições superiores entre 
6,70 e 100%p C (grafite puro). Na prática, todos os aços e ferros fundidos possuem teores de 
carbono inferiores a 6,70%p C, portanto considerou-se somente o sistema ferro-carbeto de 
ferro. 
O carbono é uma impureza intersticial no ferro e forma uma solução sólida tanto com 
a ferrita α como com a ferrita δ,e também com a austenita, como está mencionado pelos 
monofásicos α, δ e γ na Figura 28. Na ferrita α, com estrutura CCC, somente pequenas 
concentrações de carbono são solúveis; a solubilidade máxima é de 0,022%p a 727ºC 
(1341ºF). A solubilidade limitada pode ser explicada pela forma e pelo tamanho do grão das 
posições intersticiais nas estruturas CCC, que tornam difícil a realocação dos átomos de 
carbono. Mesmo os átomos de carbono estejam presentes em concentrações pequenas, o 
mesmo predomina de maneira significativa as propriedades mecânicas da ferrita. Essa fase 
ferro-carbono, em particular, pode se tornar magnética a temperaturas abaixo de 768ºC 
(1414ºF) e possui densidade de 7,88g/cm³. A Figura 29 é uma fotomicrografia da ferrita α. 
38 
 
 
A austenita, ou fase γ do ferro, quando conectada somente com o carbono, não é 
estável a uma temperatura inferior a 727ºC (1341ºF), como está mencionado na Fig.28. A 
solubilidade máxima do carbono na austenita, 2,14%p, ocorre a 1147ºC (2097ºF). Essa 
solubilidade é aproximadamente 100 vezes maior do que o valor máximo para a ferrita com 
estrutura CCC, uma vez que as posições intersticiais na estrutura cristalina CFC são maiores 
e, portanto, as deformações impostas sobre os átomos de ferro que se encontram em volta 
do átomo de carbono são muito menores. A Figura 30 mostra uma micrografia dessa fase 
austenita. 
 
 
 
Figura 28 – Diagrama de fases para o sistema ferro-carbeto de ferro (CALLISTER, 2000). 
 
39 
 
 
 
 
Figura 29 – Fotomicrografia da ferrita α (ampliação 90x). United States Steel Corporation 
(apud CALLISTER, 2000) 
 
 
 
Figura 30 – Fotomicrografia da austenita (ampliação de 325x). United States Steel 
Corporation (apud CALLISTER, 2000) 
 
40 
 
 
De acordo com CALLISTER, a ferrita δ é bem similar a ferrita α, exceto pela faixa de 
temperaturas em que cada uma se encontra. Sendo que a ferrita δ é estável somente a 
temperaturas comparativamente elevadas, ela não tem nenhuma importância tecnológica e 
sendo assim não será mais mencionada. 
A cementita (Fe3C) se origina no limite de solubilidade quando o carbono na ferrita α é 
extrapolado a temperaturas abaixo de 727ºC (1341ºF) (para composições dentro da região 
das fases α + Fe3C). Conforme Fig.28, o Fe3C também convive com a fase γ entre as 
temperaturas de 727 e 1147ºC (1341 e 2097ºC). Mecanicamente, a cementita é muito dura e 
frágil. 
A cementita é um material apenas metaestável, continuará indefinidamente à 
temperatura ambiente como um composto. Mas, se elevar a temperatura até entre 650 e 
700ºC (1200 e 1300ºF) por vários anos, ela mudará gradualmente ou se transformará em ferro 
α e carbono, na forma de grafite, os quais se manterão logo após um imediato resfriamento 
até a temperatura ambiente. Sendo assim, o diagrama de fases da Figura 28 não reproduz 
um verdadeiro diagrama de equilíbrio, pois a cementita não é um composto em condições de 
equilíbrio. Entretanto, uma vez que a taxa de decomposição da cementita é extremamente 
vagarosa, teoricamente todo o carbono no aço permanecerá na forma de Fe3C, e não de 
grafite, e o diagrama de fases para o sistema ferro-carbeto de ferro estará válido para todos 
os usos práticos. 
As regiões bifásicas estão mostradas na Figura 28 e pode ser verificado que há um 
eutético para o sistema ferro-carbeto de ferro, localizado a 4,30%p C e 1147ºC (2097ºF); para 
essa reação eutética, 
 
 Líquido (L) γ + Fe3C (2.0) 
 
O líquido se solidifica para formar as fases austenita e cementita. Claramente, o 
resfriamento na sequência até a temperatura ambiente resultará em mudanças de fases 
adicionais. 
Pode ser notado que há um ponto invariante eutetóide para uma composição de 
0,76%p C e a uma temperatura de 727ºC (1341ºF). Essa reação eutetóide pode ser observada 
pela expressão 
 
 γ(0,76%p C) α(0,22%p C) + Fe3C(6,7%p C) (2.1) 
 
ou, por meio de resfriamento, a fase, sólida, se transforma em ferro α e em cementita. 
resfriamento 
aquecimento 
resfriamento 
aquecimento 
41 
 
 
Segundo CALLISTER (2000), as ligas ferrosas são aquelas nas quais o ferro é o 
principal componente, mas o carbono, assim como os outros elementos de formação de liga, 
poderão estar contidos. No esquema de classificação das ligas ferrosas com base no teor de 
carbono, existem três tipos de ligas: ferro, aço e ferro fundido. O ferro comercialmente puro 
contém menos do que 0,008%p C e, a partir do diagrama de fases, é composto à temperatura 
ambiente quase que predominantemente pela fase ferrita. As ligas ferro-carbono que contém 
0,008 e 2,14%p C são classificadas como aços. Na grande parte dos aços, a microestrutura 
consiste tanto na fase α como de fase Fe3C. Com o resfriamento à temperatura ambiente, 
uma liga dentro dessa porção de composições deve atingir através de pelo menos uma porção 
do campo da fase γ; continuamente, são geradas microestruturas distintas. Embora uma liga 
de aço possa conter até 2,14%p C, no dia a dia, as concentrações de carbono dificilmente 
excedem 1%p. 
Os ferros fundidos são classificados como ferrosas que contêm entre 2,14 e 6,70%p 
C. Embora, os ferros fundidos comerciais contêm normalmente menos que 4,5%p C. 
 
2.3 Pneumática 
 
A origem da palavra pneumática é grega, e deriva-se de “pneuma” que pode significar 
fôlego, vento, sopro. Tem-se por conceito de pneumática como sendo a matéria que trata dos 
movimentos e fenômenos dos gases (FIALHO, 2003). 
Registros históricos relatam que a pneumática é velha conhecida da humanidade, o 
grego Ktesíbios é considerado o primeiro a utilizar o ar comprimido como meio para realizar 
trabalhos. Apesar disso foi apenas após 1950 que a pneumática começou a ser usada com 
mais ênfase no meio industrial, pois cada vez mais os processos de trabalho exigiam ser 
automatizados e rápidos, para uma produção em massa. 
 
2.3.1 Pressão 
 
Em termos de pneumática, define-se pressão como sendo a força exercida em função 
da compressão do ar em um recipiente, por unidade de área interna dele (Figura 31).(FIALHO, 
2003) 
Sua unidade no sistema internacional é o Pa (Pascal) ou N/m², apesar de ser comum 
a utilização de unidades como atm, bar, kfg/mm² e Psi. 
 
42 
 
 
 
Figura 31 – Recipiente de ar comprimido (FIALHO, 2003). 
 
Em um atuador pneumático a pressão (P) é a relação entre a força (F) que se opõe ao 
movimento de extensão de um atuador e a seção transversal interna dele (área do pistão Ap, 
Figura 32) 
 
Figura 32 – Pressão em um atuador pneumático (FIALHO, 2003). 
 
𝐏 =
𝐅
𝐀𝐩
 (2.2) 
 
2.3.2 Ar comprimido 
 
Uma das principais vantagens da pneumática sobre a hidráulica é o tipo de fluido 
utilizado no seu processo, no caso o ar, é um elemento de fácil acesso e de baixo custo e 
pode ser utilizado em vários processos de automatização, abaixo segue algumas de suas 
características, vantagens e desvantagens: 
Quantidade: O ar para ser comprimido é abundante em todos os meios 
Transporte: É facilmente transportado por tubulações, mesmo em grandes distâncias. 
E diferente dos sistemas hidráulicos não precisa de linhas de retorno, pois não existe 
preocupação com o retorno do ar. 
Temperatura: O ar comprimido é insensível as variações de temperatura, permite um 
funcionamento seguro mesmo em temperaturas extremas. 
43 
 
 
Armazenamento: Outra vantagem em relação ao processo hidráulico é que o ar pode 
ser armazenado em um reservatório, o compressor não precisa estar em funcionamento 
contínuo. 
Segurança: Ar comprimido não apresenta risco de explosão ou incêndio, e se um 
cano, tubulação, mangueira rompe o dano não é grande, pois a pressão do ar utilizada em 
pneumática é baixa (6 a 12 bar). Mas, uma vantagem comparada a hidráulica, que trabalha 
com pressões da casa de 350 bar. 
Impacto Ambiental: O ar comprimido não polui o ambiente, mesmo que exista o 
vazamento por tubulaçõesou componentes maus vedados não teria problema, pois o ar 
comprimido é limpo. Este fato torna a pneumática um sistema excelente e eficiente para 
aplicação na indústria alimentícia e farmacêutica (FIALHO, 2003). 
Construção: Como a pressão de trabalho é baixa podemos usar elementos feitos de 
materiais mais leves, menos robustos, dentre eles a liga de alumínio, o que torna o custo da 
construção menor. 
Velocidade: Pode-se alcançar altas velocidades de trabalho, em cilindros 
pneumáticos varia de 1 a 2 m/s. 
Regulagem: Não possui escala de regulagem, regula-se os elementos em velocidade 
e força, dependendo da aplicação, indo do zero ao máximo que o elemento consegue. 
Proteção contra sobrecarga: “Diferentemente dos sistemas puramente mecânicos 
ou eletroeletrônicos, os elementos pneumáticos podem ser solicitados, em carga, até parar, 
sem sofrer qualquer dano, voltando a funcionar normalmente tão logo cesse a resistência” 
(FIALHO, 2003). 
Sistemas pneumáticos apresentam alguns problemas também, como os citados a 
seguir: 
Preparação: Para um bom rendimento e uma maior vida útil dos componentes o ar 
comprimido precisa estar em boa qualidade, sem impurezas e umidade, o que demanda um 
período de preparação e uso de filtros e purgadores. 
Compressibilidade: Todos os gases são compressíveis e esta característica não 
permite o uso da pneumática com velocidades uniformes e constantes. 
Força: A pressão normal de trabalho nas indústrias é de 6 bar, isso limita a força 
gerada, assim só é possível chegar até a 48250 N. 
Escape de Ar: O ar é ruidoso, e quando ele passa por um atuador pode fazer um som 
relativamente alto. Este problema tem sido contornado com o uso de silenciadores. 
Custos: Implantar um sistema pneumático em uma fábrica pode ser oneroso, pois 
precisa de preparação, distribuição e manutenção do sistema para se evitar vazamentos. Mas 
o gasto com energia acaba sendo compensado pela rentabilidade do processo. 
44 
 
 
 
2.4 Análises de custo 
 
Na realização de um projeto, seja ele um novo equipamento, uma nova linha de 
produção, uma expansão na empresa ou até mesmo uma nova fábrica, se faz necessário uma 
análise econômica do investimento. Esta análise é feita através de um minucioso 
levantamento dos custos e das receitas adicionais decorrentes do investimento. 
Custos podem ser classificados da seguinte forma, custo de investimento e custos 
operacionais. O custo de investimento é subdivido em dois tipos segundo FILHO (2010): 
- Custo fixo: Representa os equipamentos, instalações industriais necessárias para 
operação deste equipamento (rede de energia elétrica, vapor, água, ar comprimido, etc), a 
montagem e o projeto quando houver, reformas e construções civis necessárias. 
- Custo de giro: Trata-se de um capital que pode ser usado para a operação do 
equipamento, para o estoque de matérias primas e componentes ou até mesmo como recurso 
necessário para sustentar as vendas a prazo. 
Ao final da vida de um equipamento, ou até mesmo de uma fábrica, o capital investido 
nos custos fixos será vendido por um valor residual estimado e o custo de giro é desativado. 
Custos operacionais englobam os custos de produção e as despesas gerais. Os custos 
de produção ocorrem até a fabricação do produto. A aquisição de matérias primas e sua 
manutenção constituem uma análise envolvendo custos de produção. Despesas gerais 
ocorrem após a fabricação até o momento da venda, como exemplos podemos citar as 
despesas com vendas e impostos sobre faturamento. 
Custos de produção podem ser diretos e indiretos. Custos diretos variam de maneira 
direta com a utilização da capacidade de produção, são exemplos: matérias primas, 
embalagens, materiais auxiliares, fretes, mão de obra direta, consumo de energia elétrica, 
combustível, água industrial, etc. Atentando que mão de obra direta é aquela que lida com o 
produto ou opera equipamentos de fabricação. (FILHO, 2010) 
Custos indiretos não variam proporcionalmente à produção e podem até ser 
considerados fixos em alguns casos. São exemplos a mão de obra indireta, manutenção, 
seguros, o gasto de energia elétrica, despesas de aluguel, etc. 
Despesas gerais, que como dito fazem parte dos custos operacionais, também podem 
ser classificadas como diretas e indiretas. Exemplos são impostos (estaduais), despesas com 
vendas, gastos financeiros. No caso das indiretas, são despesas administrativas e impostos 
municipais. 
Finalmente sobre receitas tem-se sua definição como sendo um valor recebido, uma 
entrada geralmente em forma de dinheiro proveniente da venda de produtos ou serviços. As 
receitas adicionais decorrentes de uma nova fábrica, de um novo equipamento ou ferramenta 
45 
 
 
normalmente são apenas operacionais, ou seja, o produto do aumento de produção pelo 
preço unitário, sendo que alguns equipamentos são de difícil associação com o volume de 
produção (FILHO, 2010). 
 
2.5 Ergonomia 
 
Ergonomia (ou fatores humanos) é uma disciplina científica que estuda as interações 
dos homens com os outros elementos do sistema, fazendo aplicações da teoria, princípios e 
métodos de projeto, com o objetivo de melhorar o bem-estar humano e o desempenho global 
do sistema. Associação Internacional de Ergonomia (apud WEERDMESTER, 2004). 
A ergonomia pode auxiliar para resolver um grande número de problemas sociais 
relacionados com a saúde, segurança, conforto e eficiência. Muitos acidentes podem ser 
causados por erros humanos. Estes incluem acidentes com aviões, carros, tarefas 
domésticas, entre outros. Averiguando-se os acidentes é capaz de chegar à conclusão que 
são causados pela utilização inadequada entre os operadores e suas tarefas. A chance de 
ocorrência dos acidentes pode ser minimizada quando se consideram adequadamente as 
capacidades e limitações humanas e as características do ambiente, durante o projeto do 
trabalho. 
Finalmente, a ergonomia pode contribuir para a preservação de erros, melhorando o 
desempenho. 
 
2.5.2 Postura e Movimento 
 
A postura e o movimento corporal têm grande importância na ergonomia. Tanto no 
trabalho como na vida cotidiana, eles são determinados pela tarefa e pelo posto de trabalho. 
Para efetuar uma postura ou um movimento, são acionados diversos músculos, 
ligamentos e articulações do corpo. Os músculos fornecem a força necessária para o corpo 
adotar uma postura ou realizar um movimento. Os ligamentos desempenham uma função 
auxiliar, enquanto as articulações permitem um deslocamento de partes do corpo em relação 
às outras. Posturas e movimentos inadequados produzem tensões mecânicas nos músculos, 
ligamentos e articulações, resultando em dores no pescoço, costas, ombros, punhos e outras 
partes do sistema músculo-esquelético (WEERDMESTER, 2004). 
 
 
 
 
2.5.3 Base Biomecânica 
46 
 
 
 
Restrinja a duração do esforço muscular contínuo 
 
A tensão contínua de certos músculos do corpo, como resultado de uma postura 
prolongada ou de movimentos repetitivos, provoca fadigas musculares localizadas, resultando 
em desconforto e queda do desempenho. Quanto maior o esforço muscular, menor se torna 
o tempo suportável conforme Figura 33. A maioria das pessoas não consegue manter o 
esforço muscular máximo além de alguns segundos. Com 50% do esforço muscular máximo, 
o tempo suportável é de aproximadamente dois minutos. 
 
 
 
Figura 33 - Duração de um esforço muscular (%) em relação à duração de tempo 
(minutos) (SILVA, 2011) 
 
47 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
Para realização deste trabalho de graduação, o embasamento teórico sobre os itens 
relacionados à ideia proposta como apresentação do processo de estampagem foi adotado 
em primeiro lugar, seguida de uma breve explicação sobre prensas e também uma 
explanação sobre moldes de estampo e seus elementos. Em sequência, um embasamento 
sobre os tipos de cálculos envolvidos no desenvolvimento da ferramenta proposta, um estudo 
sobremateriais e suas características, uma apresentação sobre pneumática, uma sucinta 
explicação sobre engenharia econômica para realização dos custos da ferramenta e uma 
breve explicação sobre ergonomia. 
Após a elaboração do embasamento teórico realizou-se um estudo de caso sobre os 
pontos negativos da ferramenta utilizada atualmente, os principais acidentes sofridos pelos 
colaboradores que utilizam esta ferramenta e as consequências que a utilização da mesma 
pode causar no decorrer do tempo. 
Logo após, partiu-se para o desenvolvimento da ferramenta Saca Pino Pneumático, 
iniciando pelos cálculos necessários para que a ferramenta execute a operação cuja qual será 
proposta. Com o resultado dos cálculos iniciou-se o dimensionamento da ferramenta, para 
tanto, executou-se um esboço no software AUTO CAD, em seguida, realizou a seleção dos 
materiais necessários para execução da ferramenta, visando que a mesma seja eficiente, leve 
e suporte os esforços à que será submetida. 
A escolha dos elementos pneumáticos para o acionamento da ferramenta será 
realizada após a obtenção das principais informações à respeito do dimensionamento da 
ferramenta e a modelagem da mesma será executada no software paramétrico Solid Edge. 
A análise de custos constituiu a última etapa deste trabalho, realizando um fechamento 
conclusivo e justificado. Terminado o processo de desenvolvimento, iniciou-se a parte de 
custos, onde serão cotados os materiais envolvidos, a fabricação e a montagem das peças. 
Com o custo de fabricação finalizado, realizou a fabricação do protótipo. 
Em seguida, comparação custo versus benefício da ferramenta proposta e a 
ferramenta utilizada atualmente, comparando tanto o custo de cada uma, como a praticidade 
na operação, os riscos a que o colaborador está exposto e a relação do desempenho de cada 
uma. 
E por fim, realizou uma simulação com o protótipo, cujo teste foi gravado um vídeo do 
funcionamento da ferramenta proposta. 
 
 
 
48 
 
 
3.1 Estudo de caso 
 
Como dito anteriormente a ferramenta utilizada atualmente é o martelo deslizante, 
porém a sua utilização implica em certos desconfortos e riscos ao operador. 
A ferramenta atual, dependendo do seu tamanho, costuma ser pesada e de difícil 
manuseio, pois, como a confecção utiliza sobras de materiais, às vezes, tem um certo 
tamanho e peso excessivos, e por isso, requer um esforço físico desnecessário até mesmo 
para montá-lo sobre o molde e aparafusa-lo no pino guia. Como em uma de suas pontas o 
parafuso é soldado, requer que toda a ferramenta seja rotacionada, gerando ainda mais 
esforço, e além do desconforto para montar a ferramenta, temos o manuseio da mesma onde 
o operador necessita uma força física para gerar impacto na “cabeça” do martelo deslizante e 
assim conseguir remover o pino. Decorrente deste esforço de manuseio da ferramenta pode-
se ocasionar vários acidentes e riscos a saúde do operador como: 
 Esmagamento de partes da mão - quando o operador segura a bucha e a 
desliza para gerar o impacto na “cabeça”, pode acontecer de prensar partes da 
mão entre a bucha e a “cabeça”, às vezes podendo até mesmo causar uma 
lesão um pouco mais séria; 
 Lesão por esforço repetitivo (LER) – Devido ao fato do operador executar 
sempre o mesmo movimento, o deixa vulnerável a este tipo de lesão; 
 Problemas na coluna – Como normalmente o molde fica em cima de uma 
bancada ou mesmo no chão, a posição de utilização da ferramenta é 
desconfortável e acaba acarretando em problemas futuros na coluna. 
Para sanar estes problemas foi desenvolvido o Saca Pino Pneumático. Devido a 
ferramenta ser de acionamento totalmente pneumático, elimina qualquer tipo de esforço de 
manuseio, limitando o colaborador em apenas apertar um gatilho para acionar a ferramenta. 
Pensando em uma ferramenta prática e de fácil movimentação, a mesma foi projetada com 
tamanho reduzido e de fácil manuseio, para cada componente da ferramenta foi determinado 
um tipo de material que suporte os esforços a que serão submetidos, porém que possa ser 
leve e não exponha o colaborador a qualquer risco, principalmente o risco de esmagamento 
de partes da mão. Como a ideia é a confecção de uma ferramenta que ainda não se encontra 
no mercado, realizou-se um esboço de como a mesma seria e pode ser observado na Figura 
34. 
49 
 
 
 
Figura 34 – Esboço inicial do Saca Pino Pneumático 
 
Seu princípio de funcionamento é bem simples, o êmbolo ao entrar em contato com a 
base superior gera uma força de impacto e essa força é responsável pela remoção do pino 
guia. 
 
3.2 Cálculos 
 
Os pinos guia seguem a norma DIN 7979 com um ajuste forçado duro H7-m6, ou seja, 
são montados com o auxílio de um martelo, porém passíveis de montagens e desmontagens 
sem degradação das peças. Em uma extremidade ele possui uma rosca interna para sua 
remoção, isso nos casos em que o pino deve ficar totalmente alojado. 
Devido a este ajuste é necessária uma pequena força para remoção dos mesmos, 
porém como estes moldes trabalham muitas vezes em um processo onde o mesmo sofre 
aquecimento e resfriamento repetidas vezes, estes pinos acabam travando, seja por ferrugem 
ou pequenos dilatamentos, o que dificulta um pouco a remoção dos mesmos. 
Para que a ferramenta proposta possa executar a remoção dos pinos, foram 
necessários alguns cálculos para saber qual a força de impacto gerada pela mesma e para 
tanto utilizou a equação do cálculo da força gerada pela pressão do sistema pneumático (Eq. 
3.0) e a força gerada pelo movimento cinemático do êmbolo (Eq. 3.1). 
 
𝐹 = 𝑃. 𝐴 (3.0) 
50 
 
 
Onde, 
F – Força (N) 
P – Pressão (Pa) 
A – Área (m2) 
 
 𝐹 = 𝑚. 𝑎 (3.1) 
Onde, 
F – Força (N) 
m – massa (Kg) 
a – Aceleração (m/s) 
 
Como neste caso o comprimento do cilindro é pequeno, inferior a um metro, o 
momento linear é desprezado e a força de impacto gerada será a somatória destas duas 
forças. 
E com algumas informações iniciais que foram determinadas e medidas, montou-se a 
tabela 2 com o valor destas variáveis. 
 
Tabela 1 – Valores medidos. 
Variável Símbolo Unidade Valor 
Tempo t Segundo (s) 0,5 
Comprimento útil do cilindro l Metro (m) 0,145 
Diâmetro do êmbolo d Metro (m) 0,048 
Massa do êmbolo m Quilograma (Kg) 0,408 
Pressão P Pascal (Pa) 6x105 
 
Porém para a obtenção da área (A) necessária na equação 3.0 e da aceleração (a) 
necessária na equação 3.1, precisou-se utilizar as equações da área do circulo (Eq. 3.2), 
equação do deslocamento (Eq. 3.3) e equação da velocidade (Eq. 3.4), descritas a seguir: 
 
𝐴 = 𝜋.
𝑑2
4
 (3.2) 
 
Onde, 
A – Área do cilindro (m2); 
π – Constante; 
d – diâmetro do embolo (m). 
 
51 
 
 
𝑆 = 𝑆0 + 𝑉. 𝑡 (3.3) 
 
Onde, 
S – Deslocamento (m), ou o comprimento útil do cilindro; 
S0 – Deslocamento inicial (m); 
V – Velocidade (m/s); 
t – tempo (s). 
 
𝑉 = 𝑉0 + 𝑎. 𝑡 (3.4) 
 
Onde, 
V – Velocidade final (m/s); 
V0 – Velocidade inicial (m/s); 
a – Aceleração (m/s2); 
t – tempo (s). 
 
Substituindo as variáveis nas equações chegou-se nos seguintes resultados: 
 
𝐴 = 𝜋.
0,0482
4
 = 1,81 x 10-3 m2 
 
0,145 = 0 + 𝑉. 0,5 
V = 
0,145
0,5
 = 0,29 m/s 
 
0,29 = 0 + 𝑎.0,5 
a = 
0,29
0,5
 = 0,58 m/s2 
 
Com a obtenção destas variáveis pode-se calcular as duas forças descritas nas 
Equações 3.0 e 3.1. 
 
𝐹 = 6 𝑥 105 . 1,81 𝑥 10−3 = 1.086 N 
 
𝐹 = 0,408 . 0,58 = 0,24 N 
 
Somando os dois resultados obtêm-se, 
 
52 
 
 
𝐹 =0,24 + 1086 = 1.086,24 N 
 
Sendo assim chega-se a uma força de impacto de 1.086,24 N, com uma ferramenta 
de 145 mm de comprimento útil do cilindro e um êmbolo de 48 mm de diâmetro. 
 
3.3 Desenhos da ferramenta 
 
Após a realização dos cálculos e dimensionamento das partes importantes da 
ferramenta, iniciou-se o processo de desenho da ferramenta com auxílio de software. A Figura 
35 representa o esboço

Continue navegando