fabricação mecanica

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DESCRIÇÃO
Fundamentação do processo de fabricação mecânica, por fundição, realizada por técnicas de metalurgia do pó.
PROPÓSITO
Compreender os princípios e as aplicações do processo de fabricação por fundição, os tipos de fundições existentes e suas características, objetivando a escolha de uma aplicação específica no desenvolvimento de um produto.
OBJETIVOS
Módulo 1
Analisar os principais processos e características da fabricação por fundição
Módulo 2
Reconhecer as propriedades dos metais líquidos, a solidificação e a contração do metal. líquido em metal sólido
Módulo 3
Descrever as regras básicas para moldação
ASPECTOS BÁSICOS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO
As etapas básicas de um processo de fundição geralmente dividem-se em projeto e confecção do modelo, confecção do molde e dos machos, derramamento do metal líquido, desmoldagem e acabamento.
Em muitos contextos fabris, a fundição pode ser considerada um processo de fabricação de peças metálicas, que representa o caminho mais curto entre a matéria-prima metálica líquida e a peça semiacabada, já em condições de uso, para utilização imediata.
Para estabelecer o processo de fabricação de uma peça fundida, parte-se do desenho técnico da peça a ser produzida ou até mesmo de uma réplica. A partir disso, realiza-se o projeto que define todo o processo de fabricação na fundição.
Moldes permanentes por gravidade.
· Fundição sob pressão.
· o estado semissólido.
Todas as técnicas supracitadas são usadas na fundição dos metais. O que define qual o melhor processo a ser utilizado é o tamanho da peça e sua geometria, além do tipo de liga a ser fundida, a quantidade de peças a ser produzida e a qualidade superficial desejada da peça. Como todo processo produtivo, deve-se levar também em consideração a viabilidade técnico-econômica.
As principais classificações dos processos de fundição são apresentadas na figura a seguir:
MOLDAGEM EM AREIA
O método da fundição em moldes de areia é considerado o mais tradicional existente. Esse processo consiste em assentar o modelo na areia para obter a forma da peça a ser fundida no molde. Este processo é composto por uma vasta gama de métodos, entre eles podemos citar moldagem em areia com argila, ligantes químicos, shell molding e cold box (CHIAVERINI, 1986).
Segundo Chiaverini (1986), todos esses métodos devem apresentar resistência suficiente para suportar o peso do metal líquido, a ação erosiva do metal líquido no momento do vazamento, além de gerar a menor quantidade possível de gás, de modo a evitar erosão do molde e contaminação do metal, ou então devem facilitar a fuga de gases gerados para a atmosfera.
A moldagem em areia verde é o processo mais comumente empregado em fundições. Consiste em compactar, manualmente, ou utilizando máquinas de moldar, uma mistura refratária plástica (chamada areia de fundição) composta essencialmente de areia silicosa, argila e água, sobre o modelo colocado ou montado na caixa de moldar. Confeccionada a cavidade do molde, o metal é imediatamente vazado em seu interior.
A figura a seguir mostra esquematicamente a sequência de operações no processo de fundição em areia verde para o caso de uma peça simples.
 
FUNDIÇÃO DE PRECISÃO OU CERA PERDIDA
Esse processo é uma adaptação relativamente recente do processo de cera perdida, utilizado desde a Antiguidade na produção de joias e utensílios domésticos.
Ele apresenta como grande vantagem a liberdade de formas, excelente acabamento e estreita tolerância dimensional (SOARES, 2000). Conforme Martinez, Brasil e Nascimento Filho (2002), o processo de fundição por cera perdida, ou microfusão, tem recursos que permitem, em um “curto” espaço de tempo, a fabricação de grande quantidade de peças.
 Produto final
O formato pode variar desde o mais simples até o mais complexo, com espessuras de paredes reduzidas, alta qualidade superficial e tolerâncias dimensionais estreitas. Além disso, apresenta possibilidades de uso de ligas alternativas.
Também possibilita a eliminação de uma série de operações de usinagem, soldagem e encaixes, entretanto requer controles rígidos em todas as etapas e pode ser ajustado para atender às solicitações do cliente. O processo de fundição de precisão tende a compatibilizar a obtenção de peças com bom acabamento superficial e um mínimo de operações posteriores ao vazamento da peça.
O processo possui algumas desvantagens também, como investimento relativamente alto, manuseio de produtos químicos à base de polímeros e/ou resinas, geração de resíduos cerâmicos, ou seja, o material do molde usado não pode ser reutilizado, sendo restrito a peças de pequeno porte.
O modelo deve ter a geometria exata requerida pela peça final, mas em uma escala um pouco maior do que a original para compensar a contração volumétrica, tanto do material usado para fabricar o modelo (cera, plástico) quanto da solidificação do metal.
MOLDES PERMANENTES POR GRAVIDADE
A fundição por molde permanente é um processo de fundição de metal que emprega moldes reutilizáveis (moldes permanentes), geralmente feitos de metal. O processo mais comum usa a gravidade para encher o molde, mas a pressão de gás ou o vácuo também são usados.
Saiba mais
e aço.
As vantagens de fundir usando o processo de fundição por molde permanente incluem:
	· O fato de o molde utilizado no processo poder ser reaproveitado, tornando o processo de médio custo (embora o custo de montagem e ferramental seja alto).
	· O processo é capaz de produzir formas e designs mais complexos do que a fundição em areia.
	· A peça fundida tem um bom acabamento superficial (como fundida). O acabamento da superfície fornecido aqui é melhor do que as peças e componentes fundidos em areia.
	· A fundição por gravidade permite um controle mais preciso sobre os atributos dimensionais do que os processos de fundição em areia.
	· O próprio processo de fundição é altamente repetível e adequado para execuções de produção de alto volume, sendo passível de automatização.
	· As peças fundidas em molde permanente apresentam boas propriedades mecânicas, baixo encolhimento e baixa porosidade do gás.
	· As peças têm uma estrutura granulada homogênea e o próprio processo produz pouco refugo.
Já as desvantagens da fundição por molde permanente são:
	· Alto custo de usinagem e longo tempo de preparação.
	· O processo de fundição em molde permanente geralmente é limitado a fundições com instalações de menor capacidade.
	· Devido ao alto custo ferramental envolvido, um alto volume de produção é necessário para tornar esse processo uma opção de fabricação economicamente viável.
	· Quanto mais alta for a temperatura de vazamento do metal fundido, menor será a vida útil do molde.
FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
A fundição sob pressão é empregada na fabricação de diversos tipos de peças.
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· das
Como aspectos negativos, há a combinação de um tempo de ciclo reduzido e as elevadas temperaturas envolvidas, que levam ao surgimento de danos nas matrizes por fadiga térmica.
Com a produção de centenas de peças, começam a surgir trincas em regiões críticas da matriz, que crescem à medida que a produção aumenta, até alcançarem condições que inviabilizam seu uso, culminando em seu fim de vida.
FUNDIÇÃO CENTRÍFUGA
O processo consiste em vazar metal líquido em um molde que possui movimento de rotação, fazendo com que a força centrífuga gere uma pressão acima da força da gravidade, forçando o metal líquido contra as paredes do molde, onde se solidifica.
A fabricação de tubos de ferro fundido para linhas de suprimento de água corresponde a um dos exemplos mais comuns de utilização desse processo:
A fundição centrífuga deve ser usada quando:
	As peças são simétricas e podem girar em torno de um eixo.
	As propriedades da peça fundida estática são inadequadas.
	É necessária uma estrutura de grãos uniforme.
	É necessário manter a integridade dimensional.
	Deseja-se fabricar tubos, luvas, buchas e anéis.
FUNDIÇÃO CONTÍNUAO processo de fundição contínua, também chamado de lingotamento contínuo, é o importante processo de ligação entre a produção de aço e a laminação. Já em 1856, Henry Bessemer sugeriu um método de fundição contínua, mas apenas durante as décadas de 1930 e 1940 a fundição contínua tornou-se um método de produção comum para metais não ferrosos e, posteriormente, a partir da década de 1960 para aços.
A relativa baixa condutividade térmica do aço e as altas temperaturas de fundição significavam que muitos problemas tinham que ser resolvidos em comparação com a fundição de não ferrosos.
Você sabia
Em meados da década de 1980, o lingotamento contínuo tornou-se o maior método de lingotamento, Na fundição de lingotes, moldes individuais são preenchidos com aço fundido para produzir os lingotes de aço. O método de fundição contínua tem muitos benefícios em comparação com os métodos de fundição de lingotes mais antigos. As principais vantagens são a melhoria da qualidade do aço, melhor rendimento e economia de energia e mão de obra.
Você sabia
O princípio do método de fundição contínua é simples.
O aço líquido em uma concha é transferido para a máquina de fundição.
Quando a operação de fundição começa, o bico no fundo da panela é aberto.
O aço flui em uma taxa controlada para o distribuidor.
Saiba mais
Os moldes são geralmente de cobre resfriados a água.
A primeira solidificação ocorre na interface metal/molde. A espessura da casca solidificada aumenta progressivamente quando é retirada pela máquina. Na saída do molde, a casca deve ser espessa o suficiente para suportar a poça de líquido. Abaixo do molde, a casca é resfriada por pulverização de água.
Resfriamento primário
É o resfriamento do molde.
Resfriamento secundário
É o resfriamento por spray.
Na extremidade da máquina, o fio é cortado e transferido para um laminador.
PROCESSOS NO ESTADO SEMISSÓLIDO
O processamento de metal semissólido, também conhecido como tixoformação, é uma tecnologia de conformação de metal patenteada por David B. Spencer durante seus estudos de doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), no início dos anos 1970 (SPENCER; MEHRABIAN; FLEMINGS, 1972). Atualmente, o processo de tixoformação encontrou aplicação em vários domínios da fabricação devido à sua capacidade de entregar a produção de peças de alta qualidade a custos comparáveis ou inferiores aos das técnicas de conformação convencionais, como fundição ou forjamento.
Você sabia
Durante os últimos 40 anos de esforços de pesquisa, muitos materiais diferentes foram desenvolvidos e usados com esse processo.
A fundição de metal semissólido é uma variante da forma quase líquida da fundição sob pressão. O processo é usado hoje com metais não ferrosos, como alumínio, cobre e magnésio, mas também pode ser empregado com ligas de alta temperatura para as quais não há materiais de matrizes adequados disponíveis. O processo combina as vantagens da fundição e do forjamento e leva o nome da propriedade do fluido denominado tixotropia, que é o fenômeno que permite o funcionamento desse processo.
Resumindo
Os fluidos tixotrópicos fluem quando cortados (cisalhados), mas engrossam (aumentam sua viscosidade) quando em repouso.
A fundição de metal semissólido é feita a uma temperatura na qual coloca o metal entre os estados líquido e sólido. Idealmente, o metal deve ser de 30 a 65% sólido.
A fundição semissólida é normalmente usada para aplicações de ponta. Para ligas de alumínio, as peças típicas incluem as estruturais médicas e aeroespaciais, peças contendo pressão, peças de defesa, suportes do motor, cabos do sensor do coletor de ar, blocos do motor e carcaças do filtro da bomba de óleo.
A figura a seguir mostra esquematicamente as etapas do processamento de metal semissólido.
 
Lingote recebido. Agitação eletromagnética e fundição. Tarugo de metal semissólido . cortado em partes.
Tarugo de metal semissólido cortado em partes.
 
P
Partes aquecidas. Conformação do metal semissólido. Peça acabada. acabada.
Modulo 2
ASPECTOS METALÚRGICOS DA FUNDIÇÃO
Quando líquido, o metal apresenta maior reatividade comparado ao mesmo metal no estado sólido, pois seus átomos estão mais distantes uns dos outros, facilitando a reação com outros elementos. Do ponto de vista da fundição, isso se torna um problema, pois os metais líquidos em geral têm grande afinidade com o oxigênio. Dessa forma, dois aspectos devem ser analisados:
· A formação de óxidos.
· As perdas de material metálico durante a fusão.
Para avaliar a formação de óxidos, a análise do diagrama de Ellingham (figura a seguir) é importante.
Exemplo
Fixando a temperatura de 1.000 K, é possível enxergar que as curvas dos óxidos de alumínio, cálcio e magnésio são as de menor energia livre (mais fortemente negativas). Assim, os óxidos são mais facilmente formados, sendo esses elementos alguns dos que possuem maior afinidade com o oxigênio.
Essa propriedade de oxidação é importante quando é desejado desoxidar o banho de outro metal que tenha afinidade com o oxigênio menor do que a dos citados anteriormente. Dessa forma, o metal adicionado se oxida no lugar da liga a ser produzida.
Figura: Diagrama de Ellingham
A fim de minimizar as perdas por oxidação, podem ser executadas algumas ações:
Atmosferas redutoras
São aquelas em que há a redução do gás oxigênio, podendo ser ricas em hidrogênio ou monóxido de carbono.
Atmosferas neutras
São aquelas compostas por gases nobres, como o argônio e o xenônio.
Escórias protetoras
São utilizadas para remover impurezas durante a fundição do metal. Porém, também ajudam no controle de temperaturas das peças fundidas e minimizam a reoxidação do produto, devido à associação de materiais refratários quando em seu formato líquido.
Adição de elementos que inibem a oxidação
São materiais antioxidantes, que inibem a ação do oxigênio no metal durante a fundição.
PROCESSO DE SOLIDIFICAÇÃO
No processo de solidificação, o líquido muda para sólido durante o resfriamento. A energia do líquido é menor do que a do sólido acima do ponto de fusão. Portanto, o líquido é estável acima do ponto de fusão e, abaixo dele, a energia do líquido torna-se maior do que a do sólido.
Resumindo
Abaixo do ponto de fusão, o sólido torna-se mais estável do que o líquido.
No ponto de fusão, o líquido é convertido em sólido durante o resfriamento. Essa transformação em sólido abaixo do ponto de fusão é conhecida como “solidificação” e ocorre na temperatura chamada “ponto de congelamento”.
Durante a solidificação, os fenômenos que ocorrem no material são: cristalização, contração de volume, concentração de impurezas e desprendimento de gases.
CRISTALIZAÇÃO
O crescimento e a solidificação do cristal em fundições de metal é, em grande parte, uma função da mobilidade atômica.
Atenção
Fatores térmicos e cinéticos devem ser considerados ao determinar se o crescimento do cristal será inibido ou acelerado.
Seja na configuração esférica ou em forma de agulha, as partículas de metal comportam-se de maneira diferente, dependendo de sua localização na composição: no líquido, na interface líquido/sólido ou no sólido.
Além disso, metais como alumínio e cobre têm apenas uma estrutura (cúbica de face centrada, CFC). Por outro lado, metais como ferro e cobalto podem ter estruturas cristalinas diferentes em temperaturas diferentes.
Exemplo
O ferro pode ser CFC e cúbico centrado no corpo, CCC.
CONTRAÇÃO DE VOLUME
A maioria dos metais encolhe quando se solidifica. A contração de solidificação varia de 3 a 8% para metais puros. Pode resultar na formação de vazios (microporosidade e encolhimento) durante a solidificação.
Atenção
A contração térmica do sólido durante o resfriamento subsequente pode aumentar o risco de contração se não houver cuidado na fundição do metal.
Diversasligas de fundição comerciais, baseadas em ligas eutéticas simples, formam fases não metálicas durante a solidificação, que são atomicamente menos densas do que o fundido, como o grafite em ligas de ferro-carbono ou o silício em ligas de alumínio-silício.
No caso do ferro fundido cinzento, a precipitação da austenita do fundido está associada à contração, enquanto o crescimento da grafita do mesmo fundido está associado à expansão do volume.
Atenção
O sinal da mudança de volume resultante é incerto; a liga pode encolher ou expandir após a solidificação, dependendo da composição do fundido.
CONCENTRAÇÃO DE IMPUREZAS
Algumas ligas metálicas contêm impurezas normais, que se comportam de modo diferente, conforme a liga esteja em estado líquido ou sólido. O caso mais geral é o das ligas ferro-carbono que contêm, como impurezas normais, o fósforo, o enxofre, o manganês, o silício e o próprio carbono.
Saiba mais
Quando essas ligas estão no estado líquido, as impurezas estão totalmente dissolvidas, formando um todo homogêneo.
Ao solidificar, entretanto, algumas das impurezas são menos solúveis no estado sólido: fósforo (P) e enxofre (S), por exemplo, nas ligas mencionadas. Assim sendo, à medida que a liga solidifica, esses elementos vão acompanhando o metal líquido remanescente, indo acumular-se na última parte sólida formada.
DESPRENDIMENTO DE GASES
A porosidade causada pelo desprendimento de gases é um dos problemas mais sérios na fundição de ferro fundido, alumínio e cobre. Geralmente é causada pela evolução de gases durante o processo de fundição e solidificação.
Saiba mais
Os gases podem ser resultado de uma reação entre a areia de fundição ou entre o molde e o metal, ou podem resultar da evolução de gases dissolvidos no metal líquido durante a solidificação.
Exemplo
Um exemplo de reação química envolvendo gás e causando porosidade é a reação da umidade (H2O)da areia com elementos do ferro fundido, como carbono, silício, alumínio ou o próprio ferro. O alumínio no ferro fundido costuma causar problemas de porosidade, e a reação responsável pela evolução do gás é:
3H2O + 2 Al = Al2O3 + 3H2
O sublinhado de alumínio (Al) indica que ele está dissolvido no metal. A energia livre para a reação da equação anterior é altamente negativa, mesmo em concentrações muito baixas de alumínio, indicando que a termodinâmica para a reação é altamente favorável. Reações semelhantes podem ser escritas para silício, carbono e ferro. Para o carbono, o monóxido de carbono também evolui de acordo com a reação:
H2O + C = H2 + CO
Quanto à fundição de alumínio, a reação é ainda mais favorável. Se a reação realmente ocorrerá ou não, depende de muitos fatores complexos, incluindo transferência de massa na fase líquida e tensão superficial. Portanto, sua ocorrência é difícil de prever. No entanto, se houver umidade excessiva na areia, a reação é altamente provável de ocorrer.
A outra causa principal da porosidade do gás é a evolução dos gases dissolvidos durante a fundição.
Exemplo
Ferro fundido líquido pode ter dissolvido hidrogênio e nitrogênio.
A solubilidade desses gases no sólido pode ser menor do que no líquido e, portanto, os gases podem ser desenvolvidos durante a solidificação. Se isso ocorrerá ou não depende da quantidade de hidrogênio e nitrogênio presentes, da liga fundida, da cinética química e da tensão superficial da liga. Do mesmo modo, o hidrogênio pode dissolver-se no alumínio líquido, mas sua solubilidade é muito menor no alumínio sólido e pode causar porosidade.
A porosidade na peça fundida gerada pelos gases pode causar fissuras, trincas, além de outras descontinuidades. Por isso, peças fundidas que apresentam porosidade são rejeitadas.
FLUIDEZ DO METAL
A fluidez do metal fundido ajuda na produção de fundição sólida com menos defeitos. Ele preenche não apenas a cavidade do molde completa e rapidamente, mas também não permite que qualquer defeito de fundição — como o defeito de não preenchimento, chamado de misrun — ocorra no objeto fundido.
O derramamento adequado de metal fundido na temperatura correta desempenha um papel significativo na produção de fundições sólidas. O sistema de passagem desempenha a função de introduzir metal limpo na cavidade do molde da maneira mais livre de turbulência possível. Prevenir defeitos de fundição, como erros de funcionamento, sem o uso de temperaturas de vazamento excessivamente altas, ainda é em grande parte uma questão de experiência.
Para preencher completamente as complicadas seções de fundição, as taxas de fluxo devem ser altas, mas não tão altas a ponto de causar turbulência. Observa-se que a temperatura do metal pode afetar a capacidade da liga fundida de preencher o molde; esse efeito é a fluidez do metal.
Dica
É aconselhável verificar a fluidez do metal antes de despejá-lo, usando-se o teste de fluidez.
A figura a seguir ilustra um teste de espiral de fluidez padrão amplamente usado para aço fundido. A "fluidez" de uma liga é avaliada como uma distância, em polegadas, que o metal percorre no canal espiral.
O teste de fluidez — no qual o metal do forno é derramado por vácuo controlado em um canal de fluxo de tamanho adequado — é muito útil, uma vez que a temperatura (superaquecimento) é a variável individual mais significativa que influencia a capacidade do metal fundido de preencher o molde.
Tal teste é um indicador preciso de temperatura, e o uso de um teste simples, em espiral, feito em areia verde sobre um núcleo vazado por panela de fusão de aço de forno elétrico é eficiente, principalmente onde a medição de temperatura é cara e inconveniente.
Modulo 3
PROJETOS EM FUNDIÇÃO
A tarefa básica definida no desenvolvimento de um processo de fundição está na seleção das técnicas de produção adequadas que garantam altos índices técnicos e econômicos em todas as etapas do processo de produção e também a qualidade necessária das peças fundidas em serviço.
Atenção
No desenvolvimento de determinado processo de produção, deve-se considerar os custos de limpeza e usinagem, bem como os custos envolvidos na fabricação de peças fundidas.
A abordagem correta é procurar maneiras de reduzir as operações de usinagem, simplificando o processo de moldagem e utilizando totalmente as capacidades do maquinário disponível.
PROJETO DE UMA PEÇA FUNDIDA
Uma peça fundida deve ter um projeto tal que garanta um alto nível de suas regrasrísticas de trabalho (resistência, rigidez, estanqueidade e resistência à corrosão) em uma dada massa e formato da peça. Além disso, esse projeto deve levar em consideração as técnicas de fundição e as máquinas disponíveis, bem como a peça deve estar ao fim da fundição o mais próximo do produto final e/ou usinável.
A principal característica do processo de fundição é que o metal fundido derramado no molde se contrai à medida que esfria e se solidifica, ou seja, o metal sofre transformações de fase acompanhadas por sua retração em volume e surgimento de defeitos de retração, como cavidades de contração (tubos), porosidades, trincas de solidificação, bem como de tensões acumuladas.
Atenção
Uma vez que o metal derramado na cavidade do molde interage com o molde, a fundição pode desenvolver defeitos de superfície.
Dica
A fim de obter uma fundição sólida, o molde deve ter certos cuidados e levar um mínimo de tempo e trabalho para sua fabricação.
Ao projetar peças fundidas, devemos obedecer aos princípios estabelecidos a seguir:
1
O modelo para uma peça fundida deve ser projetado de modo a efetuar a maior economia possível em mão de obra e materiais gastos em sua fabricação. Para isso, a peça fundida deve ter desenho compacto, não ter elementos salientes, sempre que possível, e representar uma combinação de corpos geométricos simples, cujas formas apresentam predominantemente superfícies planas e linhas retas. Isso também simplifica o processo de criação dos modelos e reduz o custo do conjunto de modelos.
2
O projeto de uma peça fundida deve proporcionar facilidade de fabricação e montagem do molde; a construção do molde deve exigir um mínimo de núcleos da formamais simples possível. As peças de formato complexo de grande porte devem ser divididas em peças simples que são mais fáceis de fundir e, em seguida, soldar ou conectar com parafusos (para formar uma estrutura de soldagem e fundição).
3
As cavidades nas peças fundidas precisam de extensões suficientemente espaçosas para receber os apoios dos machos, bem como as cavidades adjacentes devem comunicar-se por meio das aberturas para fornecer os assentos para os machos, garantindo assim uma posição estável do macho no molde e, portanto, produzindo a peça fundida com boa precisão dimensional.
4
As paredes de uma peça fundida devem conter espessura uniforme, sempre que possível, pois podem surgir defeitos de retração nas porções mais espessas, como porosidades, tubos e fissuras.
5
Uma peça fundida não deve conter ângulos agudos ou seções de parede que passem abruptamente para paredes finas. As partes na interseção de paredes de várias espessuras devem formar junções suavemente curvas.
6
A massa de uma peça fundida deve ser tão pequena quanto possível para garantir a economia de metal. O princípio de economia de metal deve sempre ser buscado pelo projetista, exceto em alguns casos particulares.
7
O projeto de uma peça fundida precisa levar em consideração as propriedades de fundição da liga que está sendo fundida. O ferro cinzento, por exemplo, tem boas propriedades de fundição. A estrutura do ferro fundido cinzento depende mais da taxa de resfriamento do que de outros tipos.
Uma mudança na estrutura do ferro acarreta mudanças nas propriedades mecânicas, como sua usinabilidade, durabilidade, resistência à corrosão e outras propriedades de trabalho. Se o metal resfria rápido, todo o carbono nas paredes finas das peças fundidas mostra-se no estado ligado, formando a cementita, Fe3C. Este componente de estrutura de alta dureza não é passível de usinagem.
O defeito desse tipo nas peças fundidas de ferro cinzento é chamado de “pontos duros”. Nas espessas paredes da mesma fundição, o metal se solidifica lentamente, o que resulta na estrutura de baixa dureza. Assim, a necessidade de uniformidade da espessura das paredes em fundições de ferro fundido adquire importância particular.
8
A construção de uma peça fundida deve facilitar a limpeza, a rebarbação e a desmoldagem. O contorno externo dessa peça precisa estar livre de ranhuras e reentrâncias. As cavidades devem conter aberturas de tamanho suficiente para facilitar a decapagem.
9
As superfícies de localização nas peças fundidas precisam ser convenientes para a usinagem.
Peça fundida usinada
PROJETO DE MOLDES E MACHOS
Na concepção do processo de moldagem, o projetista deve realizar as seguintes tarefas:
Escolher o método correto de moldagem.
Decidir sobre a posição da fundição e do molde durante o vazamento.
Especificar o tipo de junção do molde.
Definir as formas de fixação dos machos no molde.
Selecionar o tipo apropriado de sistema de passagem e fazer os cálculos necessários.
Elaborar o desenho de fundição.
Determinar as dimensões gerais das caixas de moldagem.
Localizar corretamente os padrões na placa do modelo.
O projeto de fundição deve ser analisado detalhadamente, visando melhorar a capacidade de fabricação da peça fundida. Assim, pode ser necessário aumentar os raios dos filetes, tornar as paredes mais uniformes em espessura e eliminar o estreitamento abrupto nos locais em que os itens maciços passam em paredes finas.
Atenção
Ao escolher a posição da peça fundida no molde, o projetista deve descartar os itens mais responsáveis no arrasto, onde o metal acaba sendo mais denso.
Além disso, ele deve cumprir as seguintes regras:
	1
	A posição da peça fundida no molde deve garantir a solidificação direcional do metal.
	1
	As barras destinadas à usinagem devem estar localizadas na parte inferior, nas posições verticais ou inclinadas durante o vazamento e solidificação do metal.
	3
	As fundições cilíndricas cujas superfícies externa e interna estão sujeitas a usinagem devem ter uma posição vertical durante o vazamento.
	4
	As superfícies de fundição que servem como planos de referência na usinagem devem estar em um meio molde.
Meio moldes para superfície de fundição.
CONTROLE DE QUALIDADE DE PEÇAS FUNDIDAS
Os procedimentos de inspeção gerais para fundidos são estabelecidos na fundição, a fim de garantir a conformidade com os desenhos e documentos do cliente, que frequentemente são baseados em várias especificações governamentais, sociedades técnicas ou comerciais.
Atenção
Com o objetivo de garantir a qualidade da fundição, os procedimentos de inspeção devem ser direcionados de forma eficiente para prevenção de imperfeições, detecção de tendências insatisfatórias e conservação do material — o que leva à redução de custos.
Os inspetores devem ser capazes de avaliar imediatamente os prováveis pontos fortes e fracos de um fundido, além de saber onde mais provavelmente seriam encontrados.
A inspeção de peças fundidas normalmente envolve a verificação de forma e dimensões junto à inspeção visual com e sem auxílio de descontinuidades externas e qualidade da superfície.
Análises químicas e testes de propriedades mecânicas são complementados por várias formas de inspeção não destrutiva, incluindo testes de vazamento e carregamento de prova, todos usados para avaliar a solidez da fundição.
Dica
Essas inspeções aumentam o custo do produto, portanto a consideração inicial deve ser determinar a quantidade de inspeção necessária para manter o controle adequado sobre a qualidade.
Isso pode exigir uma inspeção completa de cada fundição individual em alguns casos, mas, em outros, os procedimentos de amostragem podem ser suficientes.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como vimos, neste tema, os principais processos de fabricação por fundição são: moldagem em areia, fundição de precisão, moldes permanentes por gravidade, fundição sob pressão, fundição centrífuga, fundição contínua e processos no estado semissólido.
Conhecemos as propriedades dos metais líquidos, a solidificação e a contração do metal líquido em metal sólido. Por fim, descrevemos as regras básicas para moldação e verificamos as principais considerações que devem ser feitas no projeto de uma peça fundida e no projeto de moldes e machos, bem como os procedimentos de controle de qualidade de peças fundidas.
DESCRIÇÃO
Os processos de fabricação por Conformação Mecânica para a produção de peças metálicas e o estudo das principais operações: estampagem, corte de chapas e dobramento, extrusão, trefilação, laminação e forjamento.
PROPÓSITO
Compreender as aplicações dos processos de fabricação por Conformação Mecânica, os tipos de componentes mecânicos que podem ser fabricados por meio deles e suas características, possibilitando a escolha do melhor processo de fabricação para uma aplicação específica no desenvolvimento de um produto.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha em mãos uma calculadora científica para o desenvolvimento de cálculos.
OBJETIVOS
Módulo 1
Identificar as características dos processos de Conformação Mecânica, a frio e a quente, e condições de cortes
Módulo 2
Reconhecer as características dos Processos de Conformação Mecânica por extrusão e trefilação
Módulo 3
Reconhecer as características dos processos de Conformação Mecânica por laminação
Módulo 4
Reconhecer as características dos processos de Conformação Mecânica por forjamento
INTRODUÇÃO
Os processos de fabricação por Conformação Mecânica para a produção de peças metálicas abrangem muitos processos que, em função dos tipos de esforços aplicados, podem ser classificados em apenas algumas categorias, a saber:
· Processo de compressão direta
· Processo de compressão indireta
· Processo de tração
· Processo de dobramento
· Processo de cisalhamento
O processo de fabricação por Conformação Mecânica consiste em conferir à matéria-prima a forma desejada por meio de aplicação de esforços de diversos tipos. A principal característica da Conformação Mecânica é a fabricação de peças por deformação permanente por conta da deformação plásticado metal.
Como característica secundária, a Conformação Mecânica é o único processo de fabricação que permite a obtenção de melhoria nas propriedades mecânicas do material em função da deformação plástica que causa o encruamento do material deformado, aumentando sua resistência mecânica.
Os principais processos de fabricação por Conformação Mecânica são:
· Estampagem
· Corte de chapas
· Dobramento
· Extrusão
· Trefilação
· Laminação
· Forjamento
EFEITOS DA TEMPERATURA NA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
Os processos de conformação mecânica alteram a geometria do material por meio de esforços aplicados por ferramentas específicas dos mais diversos tamanhos e tipos. Em função da temperatura de trabalho do material e do material utilizado, o processo de conformação mecânica pode ser classificado como trabalho a frio, a morno e a quente.
Com relação à temperatura, cada um desses tipos de trabalho produz características especiais ao material deformado e à peça fabricada. Essas características referem-se à matéria-prima utilizada como composição química e estrutura metalúrgica (natureza, tamanho, forma e distribuição das fases presentes) e às condições impostas pelo processo, tais como o tipo e o grau de deformação, a velocidade de deformação e a temperatura em que o material é deformado.
Para se estimar o tipo de trabalho que está sendo realizado em relação à temperatura, utiliza-se a escala homóloga:
A escala homóloga vai de 0 a 1, na qual 0 é o zero absoluto (0 K) e 1 corresponde à temperatura de fusão,Tf, em Kelvin, do material considerado. Entre 0 e 0,3 da escala homóloga, o material realiza trabalho a frio (TF); entre 0,3 e 0,5, o material realiza trabalho a morno (TM); e entre 0,5 e 1, é realizado trabalho a quente (TQ) pelo material.
Como a escala homóloga depende da temperatura de fusão, dois materiais diferentes conformados à mesma temperatura podem apresentar características diferentes. O chumbo (temperatura de fusão de aproximadamente 330 ⁰C), por exemplo, quando conformado à temperatura ambiente, realiza trabalho a quente. Já o tungstênio, que possui temperatura de fusão de mais de 3.400⁰C, mesmo sendo aquecido e deformado a 700⁰C, realiza trabalho a frio.
Trabalho a frio
O trabalho a frio pode ser definido como a faixa de temperatura em que, quando o material é deformado, ocorre o encruamento.
Trabalho a morno
Durante a conformação do material na região de trabalho a morno, ocorre o processo de recuperação do material.
Trabalho a quente
No trabalho a quente, o processo de recristalização torna-se efetivo durante a conformação mecânica do material.
Apesar de a escala homóloga ser bem definida em termos de limites entre trabalho a frio, a morno e a quente, observa-se, na prática, uma variação gradual de cada um dos efeitos existentes.
ESTAMPAGEM
Os processos de estampagem são caraterizados por trabalhar com matéria-prima de espessura fina como chapas, perfis ou tubos de parede fina. Os primeiros produtos de chapa foram produzidos na Mesopotâmia e no Egito em 4000 a. C.. Eram copos de ouro e prata que foram produzidos por meio do processo de embutimento manual usando-se martelos de pedra como ferramentas.
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Martelos de embutir feitos de ferro e equipados com cabos foram desenvolvidos e usados somente a partir de 900 a. C.
O desenvolvimento do processo de laminação e a fabricação das primeiras chapas finas de aço no século XVI possibilitaram uma produção em série de peças de chapa.
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3
A construção das primeiras prensas e ferramentas de corte e embutimento profundo no fim do século XIX deu início à fabricação em série de produtos estampados.
O crescimento rápido da indústria automobilística nos anos 1920 impulsionou de forma significativa o desenvolvimento e o aperfeiçoamento de máquinas e ferramentas para os processos de estampagem.
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Atualmente, a grande maioria de produtos estampados, tais como autopeças, eletrodomésticos, talheres, embalagens etc., é produzida por chapas de aço. (SCHAEFFER, 2005)
Tendo em vista a variedade de produtos e a aplicabilidade da estampagem na indústria, pode-se observar que a importância econômica dos processos de estampagem é bastante grande. A estampagem é um processo de conformação mecânica, realizada na maioria das vezes a frio, compreendendo diversas operações, por intermédio das quais uma chapa plana é submetida a transformações de modo a adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca.
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A deformação plástica é levada a efeito com o emprego de prensas de estampagem, com o auxílio de dispositivos especiais chamados estampos ou matrizes.
A deformação plástica é levada a efeito com o emprego de prensas de estampagem, com o auxílio de dispositivos especiais chamados estampos ou matrizes.
Estampagem rasa x Estampagem profunda
O termo “estampagem rasa” muitas vezes é chamado apenas de “estampagem” e, para diferenciá-lo do termo “estampagem profunda”, este segundo termo é denominado embutimento. A grande diferença entre estampagem e embutimento está na profundidade que a peça possui no embutimento, sendo destacada essa dimensão na peça produzida.
Estampagem
Embutimento
CORTE DE CHAPAS
O processo corresponde à obtenção de formas geométricas determinadas a partir de chapas submetidas à ação de uma ferramenta ou punção de corte aplicada por intermédio de uma prensa que exerce pressão sobre a chapa apoiada em uma matriz. No instante em que o punção penetra na matriz, o esforço de compressão converte-se em esforço de cisalhamento e ocorre o desprendimento brusco de um pedaço de chapa.
O processo de corte por cisalhamento é um processo de separação, que geralmente é tratado com os processos de estampagem por ter muito em comum com eles. Os dois são efetuados por ferramentas que são acionadas por prensas. Inclusive, existem muitas dessas ferramentas que combinam processos de estampagem com processos de corte. Para o corte por cisalhamento geralmente são usadas prensas mecânicas.
O corte é efetuado por dois cantos afiados, que passam um em frente ao outro com determinada folga entre eles, estabelecida pelo material e pela espessura da chapa cortada.
Força de corte
A força de corte, Fc , necessária para provocar a separação da chapa é dada pela expressão:
Fc=p·e·σc
Em que:
p é o perímetro da forma a ser cortada.
e é a espessura da chapa.
σc é a tensão de cisalhamento (normalmente, duas vezes o limite de resistência, σt, do material).
Supondo-se que se deseje confeccionar um furo comum com uma punção em uma chapa como indicado a seguir. Caso o furo tenha um diâmetro D, o perímetro será πD. Portanto, a força necessária para aplicar na punção é Fc=π·D·e·2·σt.
Chapa com furo.
DOBRAMENTO
Os dois fatores mais importantes no dobramento são o raio de curvatura e a elasticidade do material. É sempre indicado evitar cantos vivos, de modo que devem ser fixados raios de curvatura com valores entre uma a duas vezes a espessura da chapa para materiais dúcteis (macios) e de três a quatro vezes a espessura para materiais frágeis (duros).
No caso de materiais mais duros, devido às características de elasticidade dos metais, é comum, após realizado o esforço de dobramento, que a chapa tenda a voltar à sua forma primitiva, de modo que é aconselhável construir as matrizes com ângulos de dobramento mais acentuados, além de realizar a operação em várias etapas, com uma única ou com várias matrizes.
Linha neutra
No dobramento, a chapa metálica a ser dobrada é submetida a esforços aplicados em duas direções opostas que provocam a flexão e a deformação plástica, mudando a forma que inicialmente era uma superfície plana, para duas superfícies concorrentes, em ângulo, com raio de concordância em sua junção.
A tira planificada possui comprimento c e, quando dobrada, apresenta duas regiões lineares (a e b) e um raio de concordância, r.
A linha neutra é uma região da chapa em que não há tensões trativas nem compressivas, tanto na chapa planificada quanto na chapa dobrada. Dessa forma, o comprimento da chapa planificada, c, é igual ao comprimento da linha neutrana chapa dobrada, representada pela linha pontilhada na figura a seguir, que está posicionada a uma distância y da face interna da chapa de espessura e.
Para o exemplo mostrado na figura, igualando o comprimento da linha neutra da chapa dobrada ao comprimento da planificada, temos:
c=a+b+π2·(r+y)
Colocando o posicionamento da linha neutra em evidência:
y=2π (c-a-b)-r
Observamos que a espessura da chapa não é levada em consideração na formulação para o cálculo do posicionamento da linha neutra. Além disso, vemos, acima dessa linha na parte externa do raio de dobramento, que as tensões na chapa são trativas. Já na parte interna do raio de dobramento, abaixo da linha neutra, as tensões existentes na chapa são compressivas.
Modulo 2
EXTRUSÃO
A extrusão é o processo de conformação mecânica em que a matéria-prima é forçada contra a matriz, sendo obtida a redução e/ou a mudança na forma da seção transversal. A parte anterior à matriz fica contida em um recipiente ou cilindro e a peça extrutada pode ser um perfil, barra ou tubo.
No processo de extrusão básico, denominado extrusão direta, um tarugo cilíndrico é colocado em uma câmara e empurrado através de uma abertura na matriz por meio de um pistão hidráulico. Essa abertura da matriz pode ser desde geometrias simples, como circunferências, até outros formatos mais complexos.
Classificações dos processos de extrusão
Além do processo de extrusão direta, existem também outros tipos de classificações, como extrusão indireta, extrusão lateral, extrusão por impacto ou extrusão hidrostática:
Escolha uma das opções a seguir.
Extrusão indireta
Extrusão lateral
Extrusão por impacto
Extrusão hidrostática
Basicamente, qualquer forma de seção transversal cheia ou vazada pode ser fabricada por extrusão. Como a geometria da matriz é constante, as peças extrudadas têm seção transversal também constante.
Basicamente, qualquer forma de seção transversal cheia ou vazada pode ser fabricada por extrusão. Como a geometria da matriz é constante, as peças extrudadas têm seção transversal também constante.
Defeito da extrusão
Existe um defeito específico do processo de conformação por extrusão que ocorre no centro do material, na parte que está em contato com a superfície do pistão que empurra o material. Como a região do núcleo do material extrudado desloca-se pela matriz mais rapidamente do que a região da periferia, no momento da etapa final da extrusão, inicia-se a formação de uma cavidade na região central da superfície do material em contato com o pistão.
O crescimento do diâmetro e da profundidade dessa cavidade é gradual, transformando a barra em tubo, semelhante ao formato existente no fundo das garrafas de vinho. Esse é um defeito característico da extrusão e essa região deve ser descartada (SCHAEFFER, 2005).
TREFILAÇÃO
O processo de trefilação consiste na redução da seção transversal de um tubo, fio ou barra, forçando o material a passar pela ferramenta por meio de uma força trativa. A ferramenta possui um canal de forma convergente e é chamada de fieira ou trefila.
As trefiladoras de tambor podem ser classificadas em três grupos:
Trefiladora simples
Com um tambor e utilizada para arames grossos.
Trefiladora dupla
Utilizada para arames médios.
Trefiladora múltipla
Também chamada de trefiladora contínua empregada para arames médios a finos.
Ângulo de abordagem
O ângulo de abordagem, α, da fieira é um parâmetro bastante importante para a trefilação, pois, em função desse ângulo, a energia necessária para a trefilação muda, bem como os limites de conformação são definidos.
Compõem a energia total de trefilação, Et, as seguintes parcelas:
Escolha uma das opções a seguir.
Energia de atrito, Ea
Energia redundante, Er
Energia de deformação plástica, Epl
Graficamente, podemos analisar todas as parcelas da energia de trefilação conforme a seguir:
Como observado na figura, a curva da energia total de trefilação, Et, possui um valor mínimo que corresponde à energia mínima necessária para a trefilação. Associada a esse valor mínimo da energia total de trefilação, temos um ângulo de abordagem ótimo, α*, em radianos. Esse ângulo pode ser estimado como:
α*=32·μ·lnDiDf
Em que:
μ é o coeficiente de atrito entre o material e a fieira.
Di é o diâmetro inicial da barra.
Df é o diâmetro final da barra.
Uma vez que o ângulo de abordagem aumenta, além da energia de trefilação (que também aumenta), observamos que, a partir de determinado ângulo crítico, αcr1, ocorre a formação de uma zona morta na matriz. Essa zona morta caracteriza-se por uma região do material que permanece estagnado na parede da fieira formando uma falsa matriz. Podemos estimar o ângulo crítico, αcr1, como:
αcr1=32·lnDiDf
Aumentando ainda mais o ângulo de abordagem, acima do ângulo crítico responsável pela ocorrência da falsa matriz, observamos um novo ângulo crítico a partir do qual ocorre um descascamento do material e o núcleo do material é separado da parte externa.
Nesse caso o diâmetro final, Df, não sofre qualquer deformação e o processo não é de conformação mecânica. Esse ângulo crítico a partir do qual observamos o descascamento, αcr2, pode ser estimado por:
αcr2=DiDf
modulo 3
LAMINAÇÃO
O processo de laminação consiste na passagem de uma peça entre dois cilindros que giram, de forma a reduzir a área de uma seção transversal.
É semelhante à fabricação de massas, mas em vez de passar uma massa entre os rolos, são os aços que têm sua espessura reduzida.
Durante a laminação, raramente passa-se o material somente uma vez entre os cilindros de laminação, pois a redução da área almejada normalmente não pode ser alcançada em um só passe. Assim, o equipamento de laminação deve ser capaz de submeter o material a uma sequência de passes.
Quando esse equipamento consiste em somente um conjunto cilindros, isso pode ser atingido de duas formas: variando a distância entre os cilindros de trabalho (laminadores reguláveis durante a operação) ou mantendo essa distância fixa (laminadores fixos durante a operação) e modificando o diâmetro do cilindro ao longo de seu comprimento, o que equivale a variar a abertura entre esses cilindros (CHIAVERINI, 1986).
O grau de redução da espessura obtida por laminação a frio geralmente varia de 50 a 90%. Quando se define o quanto deseja-se reduzir em cada passe ou em cada trem de laminação, busca-se uma distribuição tão uniforme quanto possível em cada um dos passes, sem que haja uma redução acentuada em relação à redução máxima de cada passe.
Normalmente, o último passe possui a menor porcentagem de redução para permitir melhor controle dimensional e melhor acabamento superficial.
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As etapas de laminação de chapas geralmente se resumem a uma barra (a)
que é aquecida (b),
ocorrendo as primeiras reduções de espessura a quente (c) para que o grau de deformação seja maior, já que a ductilidade do material a quente é maior e, nessa etapa inicial, não há necessidade de tolerâncias dimensionais apertadas.
As últimas etapas da laminação ocorrem a frio, com um grau de redução menor. Dessa forma, é possível obter um grau de precisão maior no produto final, cuja laminação são bobinas (d) que servem de matéria-prima para diversos ramos da indústria.
Relações geométricas na laminação
COMPRIMENTO DO ARCO DE CONTATO
Considere uma chapa que possui a altura inicial ho e tem sua espessura reduzida até h1 por dois cilindros cujo raio é R. A figura a seguir ilustra o processo.
A redução de altura é dada por:
∆h=h0-h1
O arco de contato, ld , definido pelo ângulo α, gera a região de contato entre a barra e os cilindros e pode ser calculado pela relação de triângulos:
ld2=R2-R - ∆h22=R·∆h-∆h22 ≈ R·∆h
Considerando ∆h22 desprezível, o arco de contato, ld, pode ser calculado por:
ld=R·∆h
ÂNGULO DE CONTATO
O ângulo de contato, α, é o ângulo delimitado pela região do cilindro que está em contato com o material laminado. Geometricamente, podemos observar na figura anterior, que:
sen α=ldR=R·∆hR
Ou seja,
sen α=∆hR
Para ângulos pequenos, podemos admitir senα ≈ α. Logo:
α=∆hR
CONDIÇÕES DE MORDIDA E ARRASTAMENTO DA CHAPA PELOS CILINDROS
No momento que a chapa entra em contato com os cilindros, duas forças de reação atuam sobre ela: a força normal, N, que é normal à superfície do cilindro e a força de atrito, T, que é tangencial ao cilindro, conforme figura:
Notamos que, a força resultante da força normal e da força de atrito é a força F. A condição necessária para que a chapa seja arrastada para os cilindros, que é chamado processo de mordida, é que a componente da força resultante, F, na direção x, Fx, seja maior do que zero (Fx>0), ou seja:
Tcos α-Nsen α>0
Admite-se que o processo de atrito que ocorre é a partir da formulação de Coulomb, ou seja, T = μN, em que μ é o coeficiente de atrito entre o cilindro e a chapa. Dessa modo, a equação anterior pode ser escrita como Coulomb.
μNcos α-Nsen α>0
N(μcos α-sen α)>0
Como há o contato entre a chapa e o cilindro, N é sempre positivo, logo:
(μcos α-sen α)>0
Portanto, chega-se à condição para que a mordida ocorra:
tg α<μ
À medida que os graus de reduções da chapa aumentam, é necessário aumentar o atrito (ou recorrer a forças auxiliares) para permitir a entrada da chapa nos cilindros.
O caso limite para que ocorra a mordida (tg α=μ) permite calcular a redução máxima possível de ser obtida. Podemos considerar para pequenos ângulos que:
sen α≈tg α=∆hmaxR
Aplicando a condição limite, obtém-se:
∆hmaxR=μ
Finalmente, a redução máxima é: ∆hmax=μ2R
Vale ressaltar que, uma vez que a chapa é arrastada para o cilindro, o processo de laminação pode continuar com ângulos de contato tal que tg α > μ. Logo que a chapa se encontre entre os cilindros, a força resultante aplicada pelo cilindro sobre a chapa não está mais no ponto de entrada e sim em algum ponto entre a entrada e a saída.
Anisotropia na Laminação
Na laminação a frio, devido à orientação dos grãos serem preferenciais em uma direção, o material apresenta propriedades diferentes em cada direção. A essa característica dá-se o nome de anisotropia.
Quando o material é laminado a quente, como qualquer conformação a quente, ocorre a formação de novos grãos equiaxiais. Portanto, o material não apresenta características diferentes ao longo das direções e denomina-se de isotrópico.
Outra maneira de reduzir os efeitos da anisotropia do material é aplicar um tratamento térmico, como recozimento.
Tipos de laminadores
Os laminadores podem ser classificados em diversos tipos, dependendo da disposição dos cilindros de trabalho. Os mais conhecidos são laminadores duos, trios, quádruos, universal e Sendzimir (CHIAVERINI, 1986).
Clique nas barras para ver as informações.
LAMINADOR DUO
Esse equipamento é chamado de laminador duo e pode ser reversível ou não. Nos duos não reversíveis, o sentido do giro dos cilindros não pode ser invertido e o material só pode ser laminado em um sentido.
LAMINADOR TRIO
Três cilindros são dispostos um sobre o outro e a peça é introduzida no laminador, passando entre o cilindro inferior e o médio e retornando entre o cilindro superior e o médio. Os modernos laminadores trio são dotados de mesas elevatórias ou basculantes para passar as peças de um conjunto de cilindros a outro.
LAMINADOR QUÁDRUO
Compreende quatro cilindros, montados uns sobre os outros. Dois desses cilindros são denominados trabalho (os de menor diâmetro) e dois cilindros são denominados suporte ou apoio (os de maior diâmetro).
LAMINADOR UNIVERSAL
Esse laminador é composto por uma combinação de cilindros horizontais e verticais. Os cilindros verticais estão dispostos no mesmo plano vertical que os cilindros horizontais, entretanto não são acionados. Servem apenas para garantir a uniformidade da seção do perfil laminado.
LAMINADOR SENDZIMIR
Nesse laminador, os cilindros de trabalhoso são suportados, cada um deles, por dois cilindros de apoio. Este sistema permite grandes reduções de espessura em cada passagem a partir dos cilindros de trabalho.
Existem outros tipos de laminadores mais especializados, como o planetário, “passo peregrino”, Mannesmann etc.
Saiba mais
Tadeusz Sendzimir (1894-1989) foi um engenheiro polonês e inventor de renome internacional com 120 patentes em mineração e metalurgia.
Laminação de perfis
Diversos perfis estruturais como vigas em “I”, “T” e “U” são laminados. O processo é semelhante à laminação de chapas, entretanto os cilindros possuem ranhuras que permitem a confecção desses perfis.
A laminação de perfis é realizada sempre a quente por conta do alto grau de deformação do material. Para esse tipo de laminação utilizam-se tanto cilindros ranhurados quanto laminadores universais.
Cálculo da carga na laminação de chapas a frio
A partir da hipótese de uma deformação homogênea (HELMAN; CETLIN, 2005) pode ser feita uma estimativa para a carga de laminação de chapas a frio, considerando o processo de laminação como um processo de compressão homogênea entre placas bem lubrificadas.
As placas possuem um comprimento L igual ao comprimento do arco de contato projetado na direção de laminação. Na direção transversal, o comprimento de contato será a largura w da chapa. Assim, a área de contato é:
A=L·w=R·∆h·w
Admite-se que não há deformação lateral (hi ≪ w). Então, a carga de laminação é:
P=S ¯·A=S ¯R·∆h·w
Em que S¯ é a tensão média de escoamento para o estado plano de deformação (Y (S =1,15∙Y)). Logo, a forma por unidade de largura é dada por:
Pw=S ¯ · R·∆h
Com essa equação é obtido o limite inferior para a carga de laminação, uma vez que não é considerado o atrito na formulação. Orowan (1943) sugere 20% de acréscimo na carga para incluir o efeito do atrito. Sendo assim, chega-se finalmente a:
Pw=1,2 · S ¯ ·R·∆h
Essa não é uma equação precisa, porém é uma rápida estimativa da carga de laminação.
FORJAMENTO
Forjamento é o nome dado às operações de conformação mecânica em que os esforços sobre um material dúctil são compressivos, então o material tende a assumir o contorno da ferramenta de trabalho.
O forjamento é um dos processos de conformação mais antigos, tendo sua origem no trabalho dos ferreiros muitos séculos antes de Cristo. A substituição do esforço aplicado pelo ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial.
Atualmente, existem diversos tipos de maquinários utilizados no forjamento que são capazes de produzir peças das mais variadas formas e tamanhos, desde alfinetes, parafusos, porcas e pregos até asas e rotores de turbinas de avião. O ferramental empregado na maioria das operações de forjamento é constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava.
CLASSIFICAÇÃO DAS OPERAÇÕES DE FORJAMENTO
O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: forjamento em matriz aberta ou forjamento livre e forjamento em matriz fechada.
Forjamento em matriz aberta ou forjamento livre
No forjamento em matriz aberta, também chamado de forjamento livre, a matéria-prima é conformada entre matrizes planas ou de forma simples, que geralmente não se tocam.
Esse tipo de forjamento é usado para fabricar peças grandes e com formas relativamente simples, como alavancas, eixos de turbinas e de navios, correntes, âncoras etc; ou então para realizar operações de pré-conformação em peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas.
No forjamento de matriz aberta, normalmente o processo ocorre a quente por conta da dimensão da peça e do grau de deformação aplicado, exigindo ductilidade do material. Caso fosse realizado forjamento a frio, o material não resistiria e apresentaria não conformidades, como trincas.
Forjamento em matriz fechada
No forjamento em matriz fechada, a matéria-prima é conformada entre duas metades de matriz em que cada uma possui impressões com o formato que se deseja fornecer à peça gravada em baixo-relevo na superfície que entra em contato com o material. Como a deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada (ou semifechada), é possível obter peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre.
Diversos tipos de peças são fabricadaspor forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Diversos tipos de peças são fabricadas por forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Diversos tipos de peças são fabricadas por forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Diversos tipos de peças são fabricadas por forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Diversos tipos de peças são fabricadas por forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Diversos tipos de peças são fabricadas por forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Diversos tipos de peças são fabricadas por forjamento em matriz fechada, desde peças pequenas como moedas , que são confeccionadas por cunhagem — que é um tipo de forjamento de matriz fechada —, além de ganchos, chaves, alicates, martelos, bielas, até peças maiores como pás de turbinas.
Nos casos em que a deformação do material ocorre dentro de uma cavidade sem zona de escape, é fundamental a precisão na quantidade de material, pois sendo insuficiente resulta na falta de preenchimento da cavidade e consequente falha no volume da peça. Já o excesso de material causa sobrecarga e possível dano ao maquinário e ao ferramental.
Como existe dificuldade de dimensionar a quantidade precisa de material, normalmente emprega-se um pequeno excesso. Por conta disso, as matrizes possuem uma zona oca especialmente destinada para recolher o material excedente após a cavidade principal ser totalmente preenchida.
Esse material excedente forma uma faixa estreita em torno da peça forjada, na região de interseção entre as duas matrizes. A esse material excedente denomina-se rebarba e, por conta dessa formação, é necessária uma operação posterior de corte para remoção, chamada rebarbação.
Portanto, as funções da rebarba são:
· Funcionar como uma válvula de segurança para escoar o excesso de material da cavidade das matrizes.
· Controlar o escape de metal, aumentando a resistência ao escoamento do material para que a pressão aplicada no material aumente e, portanto, seja assegurado que o metal preencherá todos os espaços da cavidade da matriz.
Uma geometria complexa geralmente não pode ser obtida em uma única etapa de conformação de forjamento, exigindo uma ou mais etapas de pré-forjamento. Essas etapas anteriores ao forjamento principal podem ser realizadas por meio de superfícies especificamente usinadas no próprio bloco das matrizes, em dispositivos separados ou mesmo por meio de outros processos de conformação mecânica.
O objetivo do pré-forjamento é fazer a distribuição do metal para regiões mais adequadas ao forjamento subsequente. A pré-forma a ser obtida é conformada para uma configuração mais próxima da forma final em uma matriz chamada de matriz de esboço, que garante uma distribuição adequada de metal, mas ainda não a forma final, reduzindo o esforço de forjamento de cada etapa.
Essa distribuição é fundamental para que as máquinas (prensas) sejam capazes de conformar peças muito complexas, visto que, se fossem forjadas em uma única etapa, duas dificuldades seriam observadas:
· A máquina precisaria de um dimensionamento que talvez fosse inviável.
· O material poderia não resistir a uma deformação tão severa e apresentaria trincas e falhas.
ESFORÇO NO FORJAMENTO
Para se estimar o esforço durante o forjamento, é preciso levar em consideração dois tipos de aplicação da força: por ação de prensa e por ação de martelo.
Esforço por ação de prensa
Na aplicação do esforço por ação de prensa, é considerado um esforço lento e progressivo da força sobre o bloco a ser deformado.
Considere um bloco em formato de paralelepípedo e uma força constante, P, sendo aplicada sobre o bloco, representando a matriz superior que se desloca comprimindo o material.
A altura inicial do bloco é h0 e a altura final do bloco é h1. Em um instante qualquer entre as alturas inicial e final, considera-se uma altura h. O referencial está situado no solo e o sentido para cima é positivo.
O objetivo para desenvolver essa modelagem é igualar o trabalho realizado pela força externa, P, pelo trabalho de deformação realizado pelo bloco. Supondo que a força P cause uma deformação infinitesimal dh, o trabalho de deformação infinitesimal dT é dado por:
dT=-Pdh
O sinal negativo é devido à força P estar no sentido contrário ao definido como sentido positivo. Aplicando o operador integral em ambos os lados, temos:
∫ dT=∫-Pdh
Os limites de integração são de 0 a T e de h0 a h1. Logo:
∫0TdT=∫h0h1-Pdh
Invertendo-se os limites de integração do lado direito da equação, multiplica-se este lado por (-1):
T=∫h1h0Pdh
Define-se o parâmetro Resistência à Deformação, Rd, que é uma pressão característica do material, dada por:
Rd=PS
Em que S é a área sobre a qual a força P é aplicada. Como o volume, V, do material é constante, temos para um instante qualquer:
S=Vh
Portanto, a força P é escrita como:
P=Rd.Vh
Substituindo a equação da força na equação do trabalho, chega-se a:
T=∫h1h0Rd.Vhdh
Para um dado grau de deformação, a Resistência à Deformação, Rd, é constante, bem como o volume. Dessa forma, ambos os parâmetros podem ser retirados da integral:
T=Rd.V∫h1h01hdh
Resolvendo a integral:
T=Rd . V . lnh0h1
O trabalho realizado pela força P ao percorrer a distância de h0 a h1 é:
T=P(h0-h1)
Igualando os dois trabalhos, finalmente, chega-se à força necessária para deformar o bloco de volume V da altura de h0 para a altura h1 é:
P=Rd . V . ln h0h1(h0-h1)
Esforço por ação de martelo
No forjamento por ação de martelo considera-se um bloco de peso Q sendo solto a partir do repouso de uma altura H, conforme a figura:
Da mesma forma que foi feito o desenvolvimento do esforço por ação de prensa, para o cálculo do esforço por ação de martelo também é realizado um balanço de energia. A energia potencial, Ep, do bloco que está a uma altura H é convertida em energia cinética, Ec.
Ec=Ep
12mv2=mgH
Em que m é a massa do bloco, v é a velocidade e g é a aceleração da gravidade.
Ao impactar o bloco, parte da energia cinética é perdida por calor, atrito etc., sendo computada por uma eficiência, η, do processo. Essa energia é então convertida na energia de deformação plástica do bloco.
T=12mv2 . η
Como a energia potência é igual à energia cinética:
T=mgHη
O peso do bloco é dado por:
Q=mg
Logo:
T=QHη
A energia de deformação é semelhante ao que foi feito durante o desenvolvimento do esforço por ação de prensa:
T=Rd. V . ln h0h1
Igualando as duas energias, temos:
QHη=Rd. V . ln h0h1
De onde extrai-se a altura H necessária para soltar o peso Q e deformar o bloco de volume V de uma altura h0 até uma altura h1:
H=Rd. V . ln h0h1Qη
Nesse caso, a resistência à deformação, Rd, tem o mesmo significado, tanto para o esforço por ação de prensa quanto por ação de martelo. Entretanto, os valores para cada aplicação são diferentes e podem ser obtidos a partir da tabela a seguir:
	Deformação (%)
	Rd (kgf/mm2)
	
	Por ação do martelo
	Poração da prensa
	0 a 10
	10 – 15
	4 – 6
	10 a 20
	10 – 20
	6 – 12
	20 a 40
	20 – 30
	12 – 22
	40 a 60
	30 – 36
	22 – 28
	Acima de 60
	36 – 50
	28 – 38
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apresentamos os conceitos dos processos de fabricação por Conformação Mecânica e as principais operações existentes: estampagem, corte de chapas e dobramento, extrusão e trefilação, laminação e forjamento, bem como suas características.
Como vimos, a principal característica da Conformação Mecânica é a deformação plástica do material que muda a forma da matéria-prima e, assim, a geometria da peça é definida. Além disso, observamos que a temperatura que o material possui ao sofrer deformação implica características do produto final, podendo, em certos casos, provocar aumento da resistência mecânica da peça, o chamado endurecimento por encruamento.
DESCRIÇÃO
As máquinas-ferramentas e seus empregos nos principais processos de fabricação mecânica por usinagem, o estudo dos parâmetros de corte, os materiais e as ferramentas de corte, e o estudo de forças e potências na usinagem.
PROPÓSITO
Compreender a importância do processo de fabricação por usinagem, através do estudo das operações que possibilitam a transformação de matéria-prima, bruta ou semiacabada, em componentes mecânicos empregados nos mais diversos segmentos da indústria.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha em mãos uma calculadora científica.
OBJETIVOS
Módulo 1
Identificar as principais máquinas-ferramentas, seus componentes e suas aplicações
Módulo 2
Reconhecer o comportamento das operações de usinagem a partir dos parâmetros de corte
Módulo 3
Identificar os ângulos formadores da geometria da ferramenta de corte e os principais materiais empregados
Módulo 4
Calcular a força e a potência de usinagem no torneamento
INTRODUÇÃO
Neste tema, vamos aprender os fundamentos do processo de fabricação mecânica por usinagem. Identificaremos as principais máquinas-ferramentas onde a usinagem é realizada, bem como a geometria das ferramentas utilizadas e os materiais empregados nas ferramentas.
Também vamos conhecer e calcular os principais parâmetros de usinagem que são ajustados direta ou indiretamente nas máquinas-ferramentas e, por fim, aprenderemos a calcular a força e potência de usinagem na operação torneamento.
Modulo 1
O processo de fabricação por usinagem consiste em conferir à matéria-prima forma, dimensões e acabamento, ou uma combinação dessas, para produzir uma peça ou um componente.
A principal característica da usinagem é a fabricação de peças por remoção de material sob a forma de cavaco.
O cavaco caracteriza-se por possuir forma irregular, sendo retirado da matéria-prima, bruta ou semiacabada, por ferramenta de corte especialmente projetada para tal finalidade.
Cavaco: material removido da peça
Você sabia
Dentre todos os processos de fabricação existentes, o processo de fabricação por usinagem é o que permite obtenção do melhor acabamento superficial da peça e, consequentemente, a menor tolerância dimensional do produto acabado.
As máquinas-ferramentas são os equipamentos onde o processo de fabricação por usinagem ocorre a partir do contato da matéria-prima com a ferramenta, de acordo com parâmetros de corte adequados para a operação que se deseja.
As principais máquinas-ferramentas utilizadas no processo de fabricação por usinagem são:
	1
	Torno mecânico
	2
	Fresadora
	3
	Furadeira
	4
	Plaina limadora
	5
	Retificadora
	6
	Brochadeira
TORNO MECÂNICO
Definição
Máquina-ferramenta destinada à usinagem de sólidos de revolução. Em geral, os tornos mecânicos são utilizados para a usinagem de componentes mecânicos cuja seção reta é circular.
Operação de Torneamento Longitudinal no Torno mecânico
Partes componentes
As principais partes componentes do torno mecânico universal são:
Torno mecânico universal
Classificação e características de emprego dos tornos mecânicos
Para atender aos mais diversos perfis e dimensões de componentes mecânicos a fabricar, a indústria metalmecânica dispõe de uma variedade de tornos, cujas concepções diferem entre si pelas dimensões, características técnicas, formas construtivas, aplicações, entre outras.
Na seleção adequada do tipo de torno deve-se considerar:
· As dimensões e geometria das peças a serem produzidas.
· A quantidade de peças a produzir.
· O grau de precisão exigido.
· A potência instalada no motor principal do Torno Mecânico.
Quanto à classificação, os principais tipos são: Torno Horizontal (universal), Torno Vertical, Torno Revólver, Torno Automático e Torno CNC.
Torno horizontal
Também conhecido como Torno Universal, é o mais comum entre os tipos de tornos, podendo realizar usinagem de superfícies externas e internas. Por apresentar poucas opções de fixação para troca rápida de ferramentas, não oferece boas condições para uso na fabricação em série. Pode ser empregado para a usinagem de peças com pequenas, médias e grandes dimensões, possibilitando boa precisão dimensional e bom acabamento superficial. Requer operador (mão de obra) qualificado no controle dos movimentos necessários à remoção contínua de material da peça (cavaco).
Torno vertical
Torno indicado para a usinagem de peças com grande peso e de difícil manuseio e deslocamento (mecânica pesada). Se caracteriza por ter a placa de fixação da peça na vertical, com ferramenta fixada em um carro que se desloca na horizontal através de um braço. Requer operador (mão de obra) qualificado no controle dos movimentos necessários à remoção contínua de material da peça (cavaco).
Torno revólver
O Torno Revólver tem como característica a fabricação seriada de peças. Sua peculiaridade é o cabeçote múltiplo móvel que permite a fixação de várias ferramentas com troca rápida, possibilitando a execução de operações de usinagem com rapidez, preferencialmente em peças de pequenas dimensões. Requer operador (mão de obra) qualificado no controle dos movimentos necessários à remoção contínua de material da peça (cavaco).
Torno automático
O Torno Automático permite a fabricação de peças de formas cilíndricas automaticamente, de maneira seriada e contínua, desde a entrada da matéria-prima até a elaboração do produto final, sem interferência humana durante o processo de fabricação. Os primeiros tornos automáticos eram totalmente mecânicos e os carros porta-ferramenta acionados por cames, sendo utilizados até hoje para a fabricação de peças de geometria simples e para a produção de um número grande de peças. Requer operador (mão de obra) altamente qualificado e experiente para a preparação de máquina, uma vez que os movimentos necessários à remoção contínua de material da peça (cavaco) são automatizados.
Torno CNC (Comando Numérico Computadorizado)
O Torno CNC é uma máquina-ferramenta cujos movimentos necessários à remoção de material da peça são controlados por um equipamento eletrônico denominado Controle ou Comando Numérico. A programação desse equipamento permite a usinagem de peças com alta precisão dimensional e de acabamento superficial. Seu emprego é recomendado na produção de médias quantidades de peças, com pequenas e médias dimensões, em que a precisão dimensional e qualidade de acabamento superficial são importantes requisitos de projeto.
Saiba mais
Existem ainda os Tornos Semi-automáticos, Platô, Copiadores e Detalonadores. Informações sobre as características e aplicações dessas máquinas-ferramentas poderão ser encontradas pesquisando-se na internet e nos catálogos dos fabricantes.
A seguir apresenta-se algumas das principais operações de usinagem realizadas em um torno mecânico
Clique nas setas para ver o conteúdo.
Torneamento externo longitudinal (1) , curvilíneo (2) e de faceamento (3)
Sangramento radial e sangramento axial
Perfilamento
Rosqueamento externo e interno
Atenção
Além dessas operações, podem ser realizadas também:
· furação de centro com broca de centro;
· furação passante ou não passante com broca helicoidal;
· rosqueamento interno (com macho) e externo (com cossinete);
· recartilhado, entre outros.
FRESADORADefinição
As fresadoras são máquinas destinadas à usinagem de peças com superfícies planas, perfis complexos, ranhuras, rasgos de chaveta, perfis constantes como os dentes de engrenagens, canais e roscas, entre outros, onde a remoção de cavaco é realizada por uma ferramenta multicortante denominada fresa.
A operação de usinagem realizada na Fresadora denomina-se fresamento, podendo ser:
· Fresamento cilíndrico tangencial;
· Fresamento frontal ou de topo.
Partes componentes
As principais partes componentes da fresadora são:
Fresadora
Classificação das fresadoras
Assim como os tornos mecânicos, a indústria metalmecânica dispõe de fresadoras cujas concepções diferem entre si pelas dimensões, características técnicas, formas construtivas, aplicações, entre outros.
Como em qualquer máquina-ferramenta, na seleção adequada do tipo de fresadora deve-se considerar:
· As dimensões e geometria das peças a serem produzidas.
· A quantidade de peças a produzir.
· O grau de precisão exigido.
· A potência instalada no motor principal da Fresadora.
Os principais tipos de fresadoras são: Fresadora Universal e Fresadora Vertical.
Fresadora universal
A Fresadora Universal se caracteriza por dispor de cabeçotes com eixos-árvore na horizontal e na vertical, podendo realizar tanto operações de fresamento tangencial quanto operações de fresamento frontal.
Fresadora vertical
A Fresadora Vertical dispõe somente de cabeçote com eixo-árvore vertical, podendo realizar operações de fresamento frontal ou de topo.
São máquinas robustas e empregadas em serviços com necessidade de grandes potências devido à grande rigidez permitida pela forma da coluna e pela disposição da cadeia cinemática (engrenagens, eixos e rolamentos).
Principais operações de usinagem realizadas em uma fresadora
I. Fresamento cilíndrico tangencial
Pode ser:
Fresamento tangencial concordante
No fresamento concordante o sentido de rotação da fresa coincide com o sentido do movimento de avanço da peça fixada sobre a mesa da fresadora. Esse tipo de fresamento é recomendado quando se deseja um melhor acabamento superficial, uma vez que a peça é pressionada contra a mesa da fresadora assegurando uma boa fixação. No entanto, requer que a quantidade de material removido em cada passe da ferramenta seja pequena para reduzir o choque sobre o dente da fresa no início do corte.
Fresamento tangencial discordante
No fresamento discordante o sentido de rotação da fresa é contrário ao sentido do movimento de avanço da peça fixada sobre a mesa da fresadora. Nesse tipo de fresamento o contato da ferramenta com a peça é mais suave, permitindo maior remoção de cavaco por passe da ferramenta. No entanto, requer um bom sistema de fixação da peça na mesa da fresadora.
II. Fresamento frontal ou de topo
Fresamento frontal de cantos
Fresamento frontal de faceamento
III. Fresamento de engrenagens
IV. Fresamento de canais
FURADEIRA
Definição
Furadeiras são máquinas destinadas à execução de furos passantes ou não passantes (cegos) em vários tipos de materiais de peça-obra. A ferramenta de corte desta máquina denomina-se broca e existem diferentes tipos de furadeiras.
Na definição da furadeira mais adequada para o trabalho a ser realizado, devem ser avaliados os seguintes aspectos:
· Geometria e dimensões da peça.
· Número e diversidade de furos a serem realizados.
· Quantidade de peças a serem produzidas.
· Grau de precisão requerido.
· Potência instalada no motor principal da Furadeira.
Partes componentes
As partes componentes de uma furadeira variam de acordo com a sua concepção (Furadeira Portátil, de Coluna, de Bancada, Radial, Sensitiva, entre outras). Em uma furadeira de coluna as principais partes componentes são:
Furadeira
Classificação das furadeiras
Clique nas setas para ver o conteúdo.
Furadeiras portáteis (industrial ou residencial)
São furadeiras de fácil manuseio cujo motor realiza o movimento circular de corte da broca e o operador realiza o movimento de avanço. São empregadas quando há necessidade de deslocamento da furadeira para a posição do furo.
Furadeiras de coluna/bancada
São máquinas de produção unitária ou em série, empregadas quando há possibilidade de o operador movimentar a peça para a posição do furo, ou seja, quando a peça possui pequenas e médias dimensões. Possuem uma coluna de união entre a base e o cabeçote porta-ferramenta, possibilitando a furação dos mais diversos tipos de perfis de peças.
Furadeiras radial
São máquinas de produção unitária ou em série, empregadas em peças de grande porte (pesadas) onde há necessidade de o operador movimentar a broca para a posição do furo. Essas furadeiras possuem um braço por onde se desloca o carro porta-ferramenta, possibilitando o deslocamento da broca para a posição do furo.
Saiba mais
Existem ainda as furadeiras sensitivas e com cabeçotes múltiplos. Faça uma pesquisa na internet para conhecer melhor essas classes de furadeiras.
Principais operações de usinagem realizadas em uma furadeira
· Furação plena ou em cheio (o furo é realizado de uma só vez).
· Furação com pré-furação (se faz inicialmente uma pré-furação com uma broca de menor diâmetro para depois aumentar o furo com uma broca de maior diâmetro).
· Alargamento de furos (realizado com ferramentas denominadas alargadores, destinam-se a melhoria da rugosidade superficial da peça).
· Escariamento (operação destinada a alargar a entrada do furo para facilitar o acesso ou para a proteção da cabeça de parafusos).
PLAINA LIMADORA
Definição
Máquina-ferramenta que, utilizando o mesmo tipo de ferramenta de corte do Torno Mecânico, destina-se à usinagem de rasgos, ranhuras, perfis e superfícies planas ou inclinadas.
As Plainas Limadoras podem ser horizontal ou vertical. Nesta máquina o movimento de corte é um movimento retilíneo alternado, realizado pelo cabeçote móvel (torpedo), e o movimento de avanço é realizado pela mesa, onde está fixada a peça.
As Plainas de Mesa ou de Arrasto são máquinas empregadas quando a peça possui dimensões (comprimento e largura) que necessitam de um grande curso da mesa. Nesta máquina o movimento de corte é realizado pela mesa e o movimento de avanço pela ferramenta.
As operações realizadas nas Plainas Limadoras também podem ser realizadas nas Fresadoras com menor tempo de fabricação. É importante ressaltar que na Plaina Limadora o movimento de corte não é circular como no Torno Mecânico, Fresadora e Furadeira, mas sim retilíneo de retorno rápido, só havendo remoção de cavaco no sentido de ida da ferramenta.
Partes componentes
As principais partes componentes da Plaina Limadora são:
Plaina limadora
Principais operações de usinagem realizadas nas Plainas Limadoras:
· Aplainamento de guias
· Aplainamento de superfícies planas ou inclinadas
· Aplainamento de perfis
· Aplainamento de rasgo de chaveta
· Aplainamento de rasgos
· Aplainamento de ranhuras em “T”
RETIFICADORA
Definição
Máquina-ferramenta onde é realizado o processo de retificação de superfícies planas ou cilíndricas. A retificadora é amplamente utilizada e de vital importância para as linhas de produção.
Atenção
Geralmente este tipo de máquina-ferramenta é utilizado na etapa final de fabricação de uma peça, ou seja, após a peça ter sido submetida a operações de usinagem realizadas no Torno Mecânico, Fresadora ou Furadeira.
Na retificadora, é possível obter superfícies com excelente acabamento superficial (baixa rugosidade superficial), como as superfícies retificadas do virabrequim, e tolerâncias dimensionais na ordem de milésimos de milímetro.
Virabrequim
A ferramenta de corte usada na retificação é o rebolo, o qual é composto por grãos abrasivos de óxido de alumínio ou carboneto de silício (que são efetivamente as ferramentas de corte) unidos por um material aglomerante denominado liga, que pode ser: vitrificada, resinoide, goma laca, entre outras.
Rebolo
Partes componentes
As principais partes de uma retificadora são ilustradas abaixo:
Retificadora
Classificação das retificadoras
Clique nas barras para ver as informações.
RETIFICADORA PLANA
Esse tipo